다단 로켓Multistage Rocket

한마디로 말하면

우주로 올라가는 로켓은 하나의 통으로 되어 있지 않고, 여러 개의 작은 로켓을 층층이 쌓아 올린 모습이에요. 이렇게 여러 층(단)으로 이루어져 있어서, 날아가는 도중에 연료를 다 쓴 아랫부분을 차례로 버리는 로켓을 '다단 로켓'이라고 불러요.

어떤 원리일까요?

로켓이 지구의 끌어당기는 힘(중력)을 이기고 우주로 가려면 엄청나게 많은 연료가 필요해요. 실제로 발사대에 서 있는 로켓 무게의 약 90%가 연료와 이를 담는 통의 무게일 정도예요.

문제는 연료를 쓰면 쓸수록 거대한 빈 연료통이 쓸모없는 짐이 된다는 거예요. 만약 하나의 통으로 된 로켓이라면, 이 무거운 빈 통을 끝까지 안고 가야 해서 속도를 충분히 낼 수 없어요.

다단 로켓은 이 문제를 똑똑하게 해결했어요. 가장 아래에 있는 '1단' 로켓이 연료를 다 쓰면, 무거운 1단 통째로 떼어 내 버려요. 그리고 한결 가벼워진 몸으로 '2단' 로켓의 엔진을 켜서 더 빠르게 날아가죠. 우리나라의 누리호는 3단까지 있는 3단 로켓이에요.

생활 속에서 비유하면

높은 산을 오를 때 큰 물통 하나에 물을 가득 채워 메고 간다고 상상해 보세요. 물을 마실수록 물은 줄어들지만, 크고 무거운 빈 물통은 산 정상까지 계속 메고 가야 해서 힘이 들어요.

대신 작은 물병 여러 개에 물을 나누어 가져가면 어떨까요? 산을 오르며 물 한 병을 다 마실 때마다 빈 병을 안전한 수거함에 버리는 거예요. 정상에 가까워질수록 가방이 훨씬 가벼워져서 발걸음이 빨라질 거예요. 다단 로켓이 바로 이 방법을 써요.

왜 중요할까요?

현재 인류가 가진 기술로는 다단 로켓 방식을 쓰지 않고는 우주로 인공위성을 보낼 수 없어요. 빈 연료통을 버리지 않고 우주로 가려면 지금보다 훨씬 더 가볍고 튼튼한 재료와 강력한 연료가 필요하기 때문이에요.

오늘날 우주로 향하는 모든 발사체는 2단이나 3단으로 이루어진 다단 로켓이에요. 최근에는 버려지는 1단 로켓이 아까워서, 땅으로 다시 안전하게 내려오게 해 재사용하는 기술도 활발하게 쓰이고 있어요.