로켓엔진에 비춰진 냉전시대 [ 2 ]

august 의 軍史世界   로켓엔진에 비춰진 냉전시대 [ 2 ]       힘을 늘리는 방법   로켓이 가장 많은 힘을 필요로 하는 시점은 바로 발사 직후인데, 그 이유는 이때 로켓의 무게가 가장 많이 나가기 때문입니다.  로켓이라는 물건은 완충된 연료가 무게의 대부분을 차지하는데 일단 발사되면 연료가 완전 소진 될때까지 엔진의 추력은 거의 일정합니다.  따라서 시간이 갈수록 연료가 급속히 소모되면서 로켓의 무게가 반비례하여 줄어들므로 비행 속도는 빨라지게 됩니다.   [ 모든 로켓은 발사 순간 가장 많은 힘을 필요로 합니다 ]   때문에 로켓이 가장 무거운 초기에 공중으로 몸을 띄어 올리기에 충분한 강한 힘을 내는 엔진만 있다면 탄두에 좀 더 무거운 물체를 장착할 수 있고 또한 최대한 멀리 보낼 수 있다는 결론에 도달하였습니다.  이점은 로켓이 처음 개발 되었을 때부터 당연히 알게 된 공식이었고 무기로든 아니면 과학 목적의 발사체로든 로켓에게는 항상 강한 엔진이 요구 되었습니다.   [ 현대 로켓의 효시인 V2 ]   그런데 현재 사용 중인 대부분의 화학연료 탑재로켓은 V2 당시와 기본적인 기술이 다르지는 않습니다.  그 말은 로켓의 핵심기술이자 전부라 할 수 있는 로켓엔진의 메카니즘적인 구조가 세월이 아무리 흘러도 그리 많이 변하지 않았을 만큼 의외로 단순하다는 이야기이기도 합니다.  하지만 그렇다고 기존에 사용하는 엔진보다 성능이 월등히 좋은 새로운 엔진을 만드는 것은 생각처럼 그리 쉬운 것도 아닙니다.   [ V2 로켓의 엔진 구조 ]   만일 V2 로켓의 2배가 되는 추력과 비행거리를 낼 수 있는 로켓을 만든다고 가정한다면 단순하게 엔진을 포함한 모든 V2의 부품이나 몸체의 크기만 2배로 키워서 되는 것은 아닙니다.  우선 엔진이나 로켓의 재료 또한 증가 된 추력을 충분히 견딜 수 있을 만큼 강도도 세어져야하고 병행하여 주변기기 또한 그에 걸맞게 새롭게 제작되어야 하기 때문입니다.   [ 전후 미국에서는 V2를 여러 방향으로 개량하여 실험하였습니다 ]   미국의 경우는 엔진 자체의 성능을 향상시켜 로켓의 추력을 키우는 방향으로 연구를 우선 실시하였습니다.  독일에서 노획한 V2를 분해하여 꼼꼼히 재설계하면서 추력과 엔진을 증대시키는 방향으로 연구하였는데 앞서 설명 드린 것처럼 생각보다 많은 난관을 겪게 되었습니다.  따라서 미국은 대 추력의 엔진을 별도로 개발하는 것과 병행하여 V2를 여러 형태로 개량하여 사정거리를 늘리는 등의 연구도 함께 시행하였습니다.   [ V2 를 2단 로켓으로 개량한 Bumper WAC ]   그 결과 보조 로켓인 부스터 Booster 를 로켓에 병렬로 장착하거나, 복수의 로켓을 직렬로 연결한 형태의 다단계로켓이 등장하였습니다.  부스터의 경우는 발사 시 메인 엔진만으로 추력이 부족할 경우 쉽게 도움을 받을 수 있는 방법이고, 다단계의 경우는 연료가 소진된 필요없는 동체를 차례로 제거하여 무게도 줄이면서 반면 추력은 지속적으로 배가 시켜 로켓의 성능을 향상시킬 수 있는 좋은 방법이었습니다.   [ 좌우에 부스터를 장착하여 추력을 증대시킨 Atlas 로켓 ]   이와 같이 여러 실험 및 개발과정을 거쳐 미국은 1957년 5월 사정거리 4,000Km 거리에 1톤 정도의 탄두를 날려 보낼 수 있는 IRBM 수준의 주피터 Jupiter 로켓을 개발 할 수 있었고, 이러한 자신감을 바탕으로 미국은 그해 8월 사정거리 6,000 Km 수준의 ICBM 바로 전 단계 추진체인 아틀라스 Atlas 로켓을 개발하여 냉전시기 로켓 개발의 주도권을 확보하는 것처럼 보였습니다.     [ 지금도 사용 중인 Atlas 로켓의 계보도 ]   미국은 자신에 차서 공개적인 방법으로 그들의 업적을 자랑하고는 하였는데, 반면 소련은 이와 관련하여 거의 묵묵부답으로 일관하였습니다.  하지만 이런 침묵 뒤에서 소련은 미국 못지않은 최선의 노력을 경주하고 있었습니다.  소련의 개발방향은 한편으로는 미국과 비슷하면서도 각론으로는 상이한 방법을 채택하였는데 방심하고 있던 미국은 몰랐지만 실제로 소련은 한 걸음 앞서가고 있었습니다. ( 계속 ) [ august 의 軍史世界 ]