고체로켓부스터 (Solid Rocket Booster)
한 줄 정의: 고체 추진제를 연소시켜 발사 초기 단계에 큰 추력을 추가로 제공하는 보조 로켓으로, 주로 주 엔진과 함께 장착되어 이륙을 돕습니다.
쉽게 풀면
무거운 발사체가 지상을 박차고 오르려면 순간적으로 매우 큰 힘이 필요한데, 이때 옆구리에 덧붙이는 보조 로켓이 고체로켓부스터입니다. 마치 무거운 짐을 들 때 옆에서 함께 밀어주는 사람이 있는 것과 비슷합니다. 고체 추진제는 미리 굳혀놓은 연료 덩어리 형태이기 때문에 구조가 비교적 단순하고 점화하면 정해진 시간 동안 계속 연소합니다. 연소가 끝나면 부스터는 발사체 본체에서 분리되어 떨어져 나갑니다.
왜 중요한가
고체로켓부스터는 발사체의 초기 추력을 크게 높여 무거운 탑재체를 궤도까지 올리는 데 필요한 총 추진력을 확보하는 수단으로 널리 연구됩니다. 구조 단순성과 신뢰성, 저장성 측면의 장점 때문에 발사체 설계 및 추진 시스템 논문에서 주 엔진과의 조합 방식이 자주 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"이륙 시 총추력의 상당 부분은 두 기의 고체로켓부스터가 부담하도록 설계되었다."
발사 초기 힘의 많은 부분을 부스터가 담당하도록 발사체를 설계했다는 뜻입니다.
"고체로켓부스터 연소 종료 후 분리 시점의 진동 하중이 구조 해석에 반영되었다."
부스터가 다 타고 떨어져 나가는 순간의 충격을 구조 설계에서 고려했다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
고체 추진제는 산화제와 연료가 미리 혼합되어 고형화된 상태로 케이스 안에 채워지며, 내부 연소면의 형상에 따라 추력 곡선이 결정됩니다. 액체 추진 방식과 달리 점화 후에는 추력을 세밀하게 조절하거나 정지시키기 어렵다는 특성이 있습니다. 부스터 분리는 통상 정해진 연소 시간이 지난 후 화약식 분리 장치 등을 통해 이루어집니다.
주의할 점
고체로켓부스터는 한 번 점화되면 중간에 끄기 어렵기 때문에, 액체 엔진처럼 추력을 실시간으로 조정하는 스로틀다운 같은 제어가 제한적이라는 점을 혼동하지 않아야 합니다.