이니의 즐거운 계발사전

안녕하세요~ 2021년이 된 지도 이제 4일이 다 되어가네요! 

여러분은 작년보다 만족스러운 새해를 보내고 계신가요?! (๑˃̵ᴗ˂̵)و ♡

※본 블로그는 게임공략을 내포하고 있지만 게임플레이만을 위한 답지식 공략이 아닙니다.

이틀 전 글에서는 커발 스페이스 프로그램(Kerbal space program, KSP)이 어떤 게임이며 어떻게 플레이하는 게임인지를 알아봤었죠. 오늘은 로켓을 디자인하고 튜토리얼에 따라 발사시키며 들었던 의문점을 풀어보려고 합니다.

1. 왜 액체 연료(liquid fuel)를 사용하는가?

2. 산화제(oxidizer)의 역할은?

3. 로켓을 발사한 뒤 왜 동쪽으로 살짝 기울일까?

정말 기본적인 것들인데 의문을 품으니까 한없이 궁금해지더라구요ㅋㅋㅋ

그래서!! 구글 검색 뿐만 아니라 한국항공우주연구원 사이트에 들어가서 공부를 좀 해봤습니당

액체 연료(liquid fuel)의 사용

 이 의문점에 대한 대답은 정말 간단했어요. 많이 사용하기 때문에!ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 현대의 상업용 로켓이 거의 다 액체 연료를 사용하기 때문에 많은 튜토리얼과 공략글에서도 일단 액체연료를 사용하라고 권장하고 있는 것 같더라구요.

연료는 액체연료와 고체연료가 있는데 액체로켓의 경우 필요에 따라 엔진 온오프 조작이 가능해 로켓을 정밀하게 조작할 수 있고 따라서 원하는 곳으로 정확히 보내는 데에 용이해요. 항공우주연구원 사이트에서 가져온 TMI로는 우리나라 최초 우주발사체인 나로호 1단도 액체연료를 사용한다 합니다. 대신 연료만 있으면 되는 고체연료와는 달리 액체 연료는 산화제가 꼭 필요합니다.

무거워진다는 뜻이죠ㅜㅜ

무거워지면 추진력도 더 많이 필요하고 그러면 연료가 더,,,, 무한 반복 딜레마에 빠질 수가 있으니 무게는 최대한 가볍게 필요한 애들만 쏙쏙 넣어줍니당

산화제(oxidizer)의 역할

로켓 엔진이 제대로 엔진 역할을 하려면 지구 대기권 내에서 뿐만 아니라 우주공간에서도 추진력을 발생시켜야 하죠. 액체연료는 연료와 산화제가 만나 연소해야 연소가스가 만들어지고 추진력을 얻을 수 있으므로 연료 외에도 산화제를 넣어주어야 합니다. 

가끔 로켓 디자인 하면서 아무 생각없이 액체연료만 있는 연료탱크 넣어버려서 우주에 가서 엔진 점화했는데 점화가 안 될 때가 있어요..... 허헣...... 그럴 땐 뭐,,, 에잇 다시 Revert!!!

여러분 꼭 액체 연료탱크를 붙일 때는 그 스테이지에 산화제(oxidizer)의 존재를 확인합시당,, 꼭 액체 연료만 고집할 필요 없이 우주공간에서는 조금만 추진력을 주어도 효율이 좋기 때문에 고체연료를 쓰는 것도 좋은 방법이라고 합니다!

로켓을 동쪽으로 발사하는 이유

드디어 마지막 의문점이에요! 아니 왜 수직으로 발사하고 잘 가고 있는 로켓을 살짝 기울이는 걸까,, 왜 그것도 동쪽으로만?

그 이유는 바로 지구의 자전 때문입니다!

지구는 서에서 동으로 자전을 하고 있기 때문에 로켓이 서쪽으로 발사되느냐 동쪽으로 발사되느냐에 따라 탈출속도가 달라지게 된다고 합니다. 흐음, 생각해보니 동쪽으로 발사되면 자전과 같은 방향으로 가는 반면에 서쪽으로 발사가 되면 지구 자전을 뚫고 가므로 더 많은 힘이 필요한게 당연하네요..! 

그래서 다들 그렇게 동쪽으로 로켓 머리를 기울이라고 했군요,,

수치상으로는 적도에서 동쪽으로 발사되면 10.735 km/s, 적도에서 서쪽으로 발사되면 11.665 km/s가 필요하다고 하네요. 로켓이 꼭 이 속도 이상을 도달해야만 중력권에서 벗어나는 것은 아니에요! 로켓은 계속 추진력을 받으니까요 (탈출속도: 그 지표면 발사 후 어떠한 운동 에너지도 공급받지 않는 경우의 초기속도)

※ (위성)로켓이 지구를 공전할 수 있는 이유는 원심력 때문이며, 최고점에서 가속하는 이유는 그 지점에서 가속하는 것이 효율이 가장 좋기 때문입니다. (여기서 구심력이 중력!)

(그림 출처이자 물리적으로 알고 싶다면 ㄱ! https://m.blog.naver.com/toshizo/220689142853)

※ 제가 알고 싶었던 것들은 일단 이 세가지가 다지만 로켓에 대해서 좀 더 여러 주제에 대해 자세하게 알고 싶다면 밑에 링크를 타고 한국항공우주연구원의 교육 페이지 한번 쓱 보셔용

다음 포스팅 때는 호만 전이 궤도에 대해 알아보고 한번 직접 KSP에서 시도해보겠습니다77

<참조>

한국항공우주연구원 (과학교육-로켓) : www.kari.re.kr/prog/stmaplace/list.do?stmaplace_gubun=2&mno=sub07_02_02

탈출속도 위키피디아: ko.wikipedia.org/wiki/%ED%83%88%EC%B6%9C_%EC%86%8D%EB%8F%84