메탄 엔진Methane Engine

한마디로 말하면

메탄 엔진은 우리가 집에서 쓰는 도시가스의 주성분인 '메탄'을 차갑게 얼려 연료로 쓰는 로켓 엔진이에요. 메탄(Methane)과 액체 산소(Liquid Oxygen)를 합쳐서 '메탈록스(Methalox)' 엔진이라고도 불러요. 요즘 새로 만들어지는 로켓들이 가장 많이 선택하는 차세대 엔진이랍니다.

어떤 원리일까요?

로켓이 우주로 날아가려면 연료와 산소를 섞어 강하게 태워야 해요. 예전에는 주로 케로신(등유)이나 액체 수소를 연료로 썼어요. 하지만 케로신은 불에 타면 검은 재(그을음)가 많이 남아서 엔진 속이 쉽게 더러워져요. 반대로 액체 수소는 깨끗하지만 영하 253도까지 얼려야 해서 다루기가 무척 까다롭고 연료통도 아주 커야 해요.

액체 메탄은 이 두 연료의 장점만 쏙 뽑아 놓았어요. 영하 162도 정도에서 액체가 되는데, 이는 액체 산소(영하 183도)와 온도가 비슷해서 로켓 연료통을 설계하기가 훨씬 쉬워요. 무엇보다 연료가 탈 때 그을음이 거의 생기지 않아서 한 번 쓰고 돌아온 엔진을 닦지 않고도 곧바로 다시 쏠 수 있어요.

생활 속에서 비유하면

캠핑장에서 고기를 구울 때 숯불을 피우면 검은 재와 연기가 잔뜩 날려요. 요리가 끝난 뒤 화로를 박박 닦아야 다시 쓸 수 있는데, 이게 바로 케로신 엔진과 비슷해요.

반면 집 주방에 있는 가스레인지는 도시가스(메탄)를 써서 파란 불꽃을 내며 깨끗하게 타요. 요리를 마쳐도 냄비 바닥에 검은 그을음이 묻지 않아 매번 닦을 필요가 없어요. 메탄 엔진이 재사용 로켓에 딱 맞는 이유가 바로 이 가스레인지의 파란 불꽃과 같답니다.

왜 중요할까요?

로켓을 비행기처럼 여러 번 다시 쓰려면, 착륙한 뒤 고치고 닦는 시간과 비용을 최대한 줄여야 해요. 메탄 엔진은 속이 깨끗하게 유지되어 재사용 발사체를 만드는 데 가장 알맞은 기술이에요.

더 놀라운 점은 화성 탐사와의 연결 고리예요. 화성의 공기에는 이산화탄소가 가득하고 땅속에는 얼음(물)이 있어요. 이 둘을 모아서 화학 반응을 일으키면 화성 현지에서 메탄 연료를 직접 만들어 낼 수 있어요. 지구에서 돌아올 연료까지 무겁게 싸 들고 갈 필요 없이, 화성 주유소에서 연료를 채워 집으로 돌아올 수 있게 해 주는 꿈의 엔진이랍니다.