포스텍 '연료 없이 하늘 나는 전기 제트엔진 추진 기술' 개발

[포항=뉴시스]송종욱 기자 = 연료 한 방울 없이 오직 전기로 만들어진 고온의 공기를 뒤로 뿜어내며 추진력이 생기는 '전기 제트 엔진'이 현실화 됐다.

포스텍은 기계공학과 이안나 교수, 이정락 박사, 한국기계연구원 강홍재 박사 연구팀이 대기압에서 작동하는 공기 흡입 전기 추진 기술을 세계 최초로 개발했다고 11일 밝혔다.

연구 성과는 항공 우주 분야 국제 학술지인 '애드밴시스 인 스페이스 리서치'에 실렸다.

항공 산업은 대표적인 탄소 배출 산업으로 비행기는 공기를 빨아들여 연료를 태워 뜨거운 가스를 뒤로 내뿜으며 앞으로 나아간다. 전 세계적으로 탄소중립이 중요한 과제로 떠오르면서 연료를 태우지 않는 추진 방식을 찾기 위한 연구가 이어지고 있다.

그중 하나가 '플라즈마(plasma) 전기 추진'이다. 플라즈마는 고체·액체·기체와 다른 '제4의 물질 상태'로 전기를 이용해 기체를 이온 상태로 만든다. 이를 가속해 뒤로 밀어내면 추력이 만들어지고, 연료를 태우지 않아 배출 가스가 없다는 장점이 있지만 공기가 빽빽한 대기압 환경에서 플라즈마를 만들기 어렵다.

연구팀은 이 문제를 '회전 글라이딩 아크(RGA)' 구조로 풀었다. 회전하는 플라즈마 불꽃을 이용해 대기압에도 안정적인 방전을 유지하도록 한 것.

새롭게 설계한 추진 기관에서 공기가 빨려 들어오며 소용돌이를 만들고, 그 흐름에 회전 플라즈마를 형성해 공기를 빠르게 가열한 뒤 뒤쪽으로 밀어내면서 추력이 발생한다.

실험 결과, 대기압에서 플라즈마 방전이 안정적으로 유지됐으며, 추진 기관 내부 압력이 5.7 기압까지 올라가는 상황에도 계속 작동했고, 이때 발생한 추력은 최대 2.5뉴턴(N)에 이른다.

이번 연구는 플라즈마 전기 추진이 우주가 아닌 지구 대기에도 작동할 수 있음을 실험으로 입증한 첫 사례다. 이 기술이 발전하면 전기 만으로 움직이는 비행기나 장시간 하늘에 머무는 무인기 같은 차세대 항공 이동 수단 등에 적용될 수 있다.

이안나 교수는 "연료를 태우지 않고 전기 만으로 추력을 만드는 전기 제트 엔진 개념을 실제 작동하는 시스템으로 구현한 점이 의미 있다"고 말했다.

강홍재 한국기계연구원 선임연구원은 "장시간 비행하는 무인기나 차세대 항공 이동 수단은 물론 초저궤도에 공기를 활용하는 추진 기관 등 다양한 분야로 확장될 것"이라고 강조했다.

한편 이 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단 연구비 지원을 받아 이뤄졌다.


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