전기추진Electric Propulsion

한마디로 말하면

로켓이 불꽃을 뿜으며 날아가는 건 연료를 태우는 화학추진 방식이에요. 반면에 전기추진은 불을 붙이지 않고 전기로 기체 알갱이를 빠르게 쏘아 보내 우주선을 움직이는 기술이에요. 흔히 '이온 엔진'이나 '홀 추력기'라고 부르는 장치가 바로 여기에 속해요.

어떤 원리일까요?

전기추진 장치는 먼저 태양전지판으로 모은 전기를 준비해요. 그리고 제논(Xenon)이나 크립톤(Krypton) 같은 기체에 전기를 가해 전기를 띤 알갱이, 즉 '이온(Ion)'으로 만들어요.

그다음 자석과 전기의 힘으로 이 알갱이들을 뒤쪽으로 강하게 밀어내요. 이때 알갱이가 뿜어져 나오는 빠르기는 초속 수십 km로, 일반 로켓 연기보다 최대 10배나 빨라요. 알갱이를 엄청난 속도로 던지기 때문에 아주 적은 연료로도 오랫동안 힘을 낼 수 있어요.

생활 속에서 비유하면

바퀴 달린 의자에 앉아 공을 던지며 앞으로 나아간다고 생각해 보세요. 무거운 농구공 몇 개를 힘껏 던지면 처음엔 확 움직이지만 금방 공이 바닥나고 말아요. 이것이 한 번에 큰 힘을 내는 화학 로켓이에요.

반면에 가벼운 탁구공 수천 개를 야구 투수처럼 아주 빠른 속도로 하나씩 쉬지 않고 던지는 방법이 전기추진이에요. 한 번에 미는 힘은 손바닥 위에 동전 하나를 올려놓은 것처럼 약하지만, 공기 저항이 없는 우주에서 몇 달, 몇 년 동안 계속 밀어 주면 결국 엄청난 속도에 도달하게 돼요.

왜 중요할까요?

우주선에 싣는 연료의 무게를 크게 줄일 수 있어서 우주 산업에서 아주 중요해요. 연료통이 가벼워진 만큼 더 많은 과학 장비나 통신 부품을 실어 보낼 수 있고, 위성의 수명도 훨씬 길어져요.

오늘날 스타링크 같은 수많은 저궤도 인공위성이 제자리를 유지하고 우주 쓰레기를 피할 때 전기추진 장치를 써요. 또 소행성이나 수성처럼 먼 우주를 오랫동안 날아가는 탐사선에도 꼭 필요한 핵심 기술로 쓰이고 있어요.