연료가 필요없는 추력기의 개발이 사실인가?

Thruster without Propellant...

수년전 영국의 Roger Shawyer가 SPR Ltd 라는 회사를 설립하고, EmDrive 라는 연료가 필요없는 추력기를 제안하였을 때, 많은 사람들이 비웃었다.

EmDrive 는전기의 힘을 추력으로 변환시킬 수 있다고 하였고, 여러개의 데모 시스템을 만들어 시연하였지만, 이 시연제품을 제대로 들여다보지도 않은 많은 사람들은 뉴튼의 법칙에 위배되는 시스템을 만든 사기꾼이라고 하였다.

뉴톤의 역학에서,모멘텀은 반드시 보존이 되어야 한다. 따라서, 정지된 물체는 외부의 힘이 없이는 움직일 수 없으며, 자체적인 움직임을 만들어내기 위하여는 질량의 일부를 떼어내 반대방향으로 던져야 한다. 이는 아무런 저항력이 없는 우주공간에서 로케트가 내부의 연료를 반대방향으로 분사함으로써 앞으로 날아가는 원리이다. 다만, 좀 더 큰 추력을 얻기 위하여는 소모하는 연료를 아주 빠른 속도로 반대방향으로 방출할 수 있도록 연료를 태운다던지 하는 테크닉이 사용될 뿐이다.


다만, EmDrive는 전자기파를 닫힌 공간에 복사시킴으로써 공명을 얻어내고 이 전자기파가 만들어내는 힘이 서로 다른 크기의 반사판에 적용될 때 이곳에서 만들어지는 힘의 크기가 달라진다고 하는 특성을 이용하여 이 힘의 차이를 추력으로 사용하고자 한다.

이러한 원리를 이용한 EmDrive는 16 mN의 추력을 내었다고 2003년에 발표하였으나, 이의 실현가능성을 믿지 않은 유럽과 미국 사람들에 묻혔다.

2012년에 중국 시안 북서과학기술대학의우주공학과 Yang Juan 교수는 위와 같은 원리를 적용하여 독자적인 추력기를 만들어 실험하였고, 이를 통하여 2.5 kW의 전기를 공급하여 720 mN의 추력을 얻어내었다는 실험하였다는 논문(1) 을 발표하였다.

이에 고무된 미국의 과학자 Guido Fetta가 직접 연료가 들지않는 전자기파 추력기 microwave thruster를 만들었고, 이를 NASA와 함께 테스트 하자고 제안, 이를 받아들인 NASA와 함께 실험한 내용을 지난 7월 30일, Jet Propulsion Conference에서 발표하였다. 이 발표(2)에 따르면, 뉴튼의 역학을 거스르는 추력기의 성능이 실현가능하다는 것.
 
(c) LiveLeak.com

미국의 Guido Fetta가 개발한 추력기는 Cannae Drive라고 불리운다.
이는 한니발이 Battle of Cannae에서 훨씬 더 힘이 쎄다고 여겨진 로마의 군대를 격파시킨 것에 힌트를 얻었다고 한다. 또는 Star Trek의 엔지니어 Scott 가 이야기하길 "I cannae change the laws of physics" 라는 문구에서도 힌트를 얻었을 수도 있겠다.

어떤 형태가 되었건, Fetta의 발표 (3) 를 바탕으로 이제는 최소한 3개의 팀이 연료가 필요없는 추력기를 만들었다고 주장하는 것인데, 이를 세 팀의 실수로 증명이 될지, 아니면, 정말로 퀀텀역학에 바탕이 된 획기적인 추력기의 탄생을 보고 있는지는 조만간 새로운 실험들로 증명이 될 것이다.

누가 되었건, 상업적으로 가장 먼저 사용할 수 있는 추력기를 개발하는 팀이 향후 우주개발의 주도적인 역할을 할 것이다. 전통적인 우주개발의 강국인 미국 못지않게, 떠오르는 중국의 역할 역시 큰 기대를 하게한다...

 
(1)Yang Juan, et al, Net thrust measurement of propellantless microwave thrusters, Journal Acta Physica Sinica, 2012
(2) David Brady, et al, Anomalous Thrust Production from an RF Test Device Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum, 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2014
(3) Guido P. Fetta, Numerical and Experimental Results for a Novel Propulsion Technology Requiring no On-Board Propellant, 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2014

Source:Wired UK, LiveLeak.com,

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