추진제 (propellant)
쉽게 풀면
추진제는 로켓을 움직이게 하는 데 필요한 모든 물질을 아우르는 말입니다. 자동차의 연료처럼 태워지는 물질(연료)뿐 아니라, 그 연료를 태우는 데 필요한 산소 역할을 하는 물질(산화제)까지 함께 포함하는 개념입니다. 고체 형태로 미리 섞여 하나로 뭉쳐 있을 수도 있고, 연료와 산화제가 액체 상태로 각각 따로 저장되어 있을 수도 있습니다.
왜 중요한가
추진제의 질량과 성능은 로켓 설계의 거의 모든 것을 정하므로, 임무 설계는 필요한 속도 변화량을 추진제 질량으로 환산하는 계산에서 시작하며 새 추진제 조합의 비추력 평가가 추진 연구의 기본 항목입니다. 실무에서는 밀도, 보관성, 독성, 취급 안전이 성능 못지않게 선택 기준이 됩니다. 고에너지밀도 추진제일수록 독성이나 폭발 민감도가 높은 경우가 많아, 최근 연구는 성능을 다소 낮추더라도 취급 안전성과 친환경성을 높인 저독성 추진제 개발에 집중되고 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
이 로켓은 특정한 종류의 연료와 산화제 조합을 사용해서 연료 효율이 매우 좋은 추력을 얻을 수 있었다는 설명입니다.
연료와 산화제를 분리 저장하면 혼합 비율을 상황에 따라 조절할 수 있다는 이원추진제 방식의 장점을 설명한다.
조금 더 깊게 보면
비추력이 높은 추진제가 항상 유리한 것은 아니며, 액체수소처럼 밀도가 낮으면 탱크가 커져 구조 질량과 항력이 늘어나므로 밀도까지 고려한 종합 성능으로 비교해야 합니다. 또한 자연발화성 추진제처럼 점화기 없이 접촉만으로 연소하는 조합은 신뢰성이 높지만 독성이 커서, 성능과 운용성의 균형이 추진제 선택의 실제 쟁점입니다. 이원추진제의 혼합비는 화학양론적으로 완전 연소되는 비율과 다르며, 배기가스의 평균분자량과 온도를 함께 고려해 비추력이 최대가 되는 지점으로 별도로 최적화됩니다.
주의할 점
추진제는 연료만을 가리키는 말이 아니므로, 일상적으로 '연료'라고 줄여 부르더라도 실제로는 산화제까지 포함하는 더 넓은 개념이라는 점을 구분해야 합니다. 또 하이드라진 같은 단일추진제는 산화제 없이 촉매 분해로, 전기추진의 제논은 연소 없이 이온화·가속으로 추력을 내므로, 넓게는 반작용 질량으로 분사되는 물질 전체를 추진제라 부릅니다.