터보펌프Turbopump

한마디로 말하면

터보펌프(Turbopump)는 로켓의 심장 역할을 하는 초고속 펌프예요. 우리 몸의 심장이 온몸으로 피를 힘차게 뿜어내듯, 터보펌프는 커다란 탱크에 담긴 연료와 산화제(연료가 탈 때 필요한 산소 공급 물질)를 로켓 엔진으로 아주 빠르게 밀어 넣어 줍니다.

우주로 날아가는 대형 액체 로켓은 1초마다 수백 킬로그램이 넘는 연료를 태워야 해요. 그냥 파이프로 흘려보내서는 이 속도를 도저히 따라잡을 수 없기 때문에 강력한 펌프가 꼭 필요하답니다.

어떤 원리일까요?

이름에서 알 수 있듯 이 장치는 '터빈(돌아가는 날개 바퀴)'과 '펌프(액체를 퍼 올리는 장치)'가 하나의 축으로 연결되어 있어요. 먼저 로켓 연료의 아주 일부를 작은 방에서 미리 태워 뜨겁고 강한 가스를 만듭니다.

이 가스가 바람개비를 돌리듯 터빈 날개를 맹렬하게 회전시켜요. 그러면 반대쪽에 연결된 펌프 날개도 함께 돌면서 탱크 속 액체를 강하게 빨아들여 연소실(연료를 태우는 방)로 쏘아 보냅니다. 이때 터보펌프는 1분에 수만 번 회전할 만큼 엄청나게 빠른 속도로 돌아갑니다.

생활 속에서 비유하면

꽃밭에 물을 줄 때 쓰는 고무호스를 떠올려 보세요. 수돗물을 그냥 틀면 물이 졸졸 흐르지만, 소방차에 달린 강력한 펌프로 물을 밀어내면 아파트 높은 층까지 물줄기가 솟구치죠. 터보펌프는 소방차 펌프보다 훨씬 더 작으면서도 힘은 수십 배나 강한 장치예요.

또 연소가 일어나는 엔진 내부는 압력밥솥보다 수십 배나 높은 압력이 걸려 있어요. 엔진 안의 높은 압력을 이기고 연료를 밀어 넣으려면 그보다 더 센 힘으로 밀어 주는 터보펌프가 있어야만 연료가 거꾸로 밀려나지 않아요.

왜 중요할까요?

터보펌프가 없다면 연료 탱크 자체를 아주 높은 압력에 견디도록 두껍고 무거운 강철로 만들어야 해요. 그러면 로켓이 너무 무거워져서 우주로 날아갈 수 없게 됩니다. 터보펌프 덕분에 연료 탱크를 가볍고 얇게 만들 수 있는 것이에요.

하지만 터보펌프는 로켓 부품 중에서도 만들기 가장 까다로운 기술로 꼽혀요. 한쪽에서는 영하 183도의 극저온 액체산소가 흐르고, 바로 옆 터빈에서는 수백 도의 뜨거운 가스가 불어닥치기 때문이죠. 이 극한의 온도 차이와 회전을 견뎌내는 것이 우주 발사체 기술의 핵심이랍니다.