연료 하나로 고속·정밀 기동…'하이브리드' 소형위성 온다

하나의 연료로 고속 기동과 정밀 제어가 모두 가능한 소형위성용 '하이브리드' 추진 시스템이 개발됐다.

미국 매사추세츠공대(MIT) 연구팀은 화학 추진기의 강력한 힘과 전기 추진기의 높은 효율을 겸비한 새로운 위성 추진 시스템을 개발했다고 국제학술지 '추진 및 동력 저널'(Journal of Propulsion and Power)에 발표했다.

이 기술은 기존에 별도 연료가 필요했던 두 종류의 추진기를 단일 연료로 구동하는 것이 핵심이다. 이를 통해 서류 가방 크기의 초소형 위성 '큐브샛'에 탑재할 수 있을 만큼 시스템을 소형화하고 유연성을 높였다.

전통적으로 위성에는 두 종류의 추진기가 사용됐다. 화학 추진기는 짧은 시간에 강력한 힘을 내 위성의 궤도를 빠르게 바꾸는 데 쓰이지만 연료 소모가 크다. 반면 전기분무 추진기는 연료 효율이 높아 장기간에 걸쳐 위성을 조금씩 움직이는 정밀 제어에 유리하다.

연구팀은 미 공군이 개발한 친환경 액체 연료 '아센트'(ASCENT)가 두 추진기에 모두 사용될 수 있다는 점을 발견했다. 아센트는 이온성 액체의 일종으로, 원래 화학 추진기의 대체 연료로 개발됐으나 전기분무 추진기에서도 기존 연료만큼 높은 효율을 내는 것으로 확인됐다.

아멜리아 브루노 MIT 박사는 "하나의 소형 패키지에 화학 및 전기 추진력을 모두 담을 수 있게 됐다"며 "소형위성이 더 저렴한 비용으로 더 많은 과학 임무를 수행할 문이 열렸다"고 설명했다.

연구팀은 미 항공우주국(NASA)과 협력해 오는 11월 이중 추진 시스템을 탑재한 큐브샛 '그린 추진 이중 모드'를 발사할 예정이다. 단일 연료 탱크를 공유하는 위성이 발사되는 것은 이번이 처음이다.

공동 저자인 파울로 로자노 MIT 교수는 "이 기술로 큐브샛을 화성이나 소행성대까지 보낼 수 있다"며 "전기 추진기로 천천히 이동하다가 화학 추진기로 빠르게 특정 지점을 관측하는 등 임무 유연성이 크게 향상될 것"이라고 밝혔다.