연료 없이 전기만으로 ‘제트 엔진’ 돌린다

이안나 교수. /포스텍 제공

영화 속에서나 보던 ‘전기 제트 엔진’이 현실로 다가왔다. 화석 연료를 태우는 대신 오직 전기만으로 고온의 공기를 뿜어내 추진력을 얻는 기술이 세계 최초로 구현됐다.

포항공과대학교(이하 포스텍) 기계공학과 이안나 교수·이정락 박사, 한국기계연구원(KIMM) 강홍재 박사 공동 연구팀은 대기압 환경에서 작동하는 ‘공기 흡입형 전기 추진’ 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 

그간 항공 산업은 탄소 배출의 주범으로 지목돼 왔다. 대안으로 기체를 이온화한 ‘플라즈마(Plasma)’ 전기 추진 방식이 거론됐으나, 공기가 희박한 우주 공간이 아닌 지상 대기압 상태에서는 플라즈마 방전을 안정적으로 유지하기 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 ‘회전 글라이딩 아크(RGA)’ 구조를 도입해 이 문제를 해결했다. 추진기관 내부로 빨려 들어온 공기가 소용돌이를 일으키며 회전하는 플라즈마 불꽃을 형성하도록 설계한 것이다. 이 플라즈마가 공기를 급격히 가열해 뒤로 밀어내면서 강력한 추력을 발생시킨다.

실험 결과, 연구팀의 추진기는 대기압보다 5.7배 높은 고압 환경에서도 안정적으로 작동했다. 특히 전력 대비 추력 효율은 기존 플라즈마 추진기보다 약 10배 높은 708mN/kW를 기록했다.

이안나 교수는 “연료 없이 전기만으로 추력을 만드는 전기 제트 엔진 개념을 실제 시스템으로 구현했다는 데 의미가 있다”고 말했다. 강홍재 선임연구원은 “장시간 비행하는 무인기나 초저궤도 위성 등 차세대 항공 이동 수단의 친환경 추진 기관으로 폭넓게 활용될 것”이라고 전망했다.

이번 연구 성과는 항공우주 분야 국제 학술지인 ‘애드밴시스 인 스페이스 리서치(Advances in Space Research)’에 게재됐다.

/단정민기자 [e-mail]