문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 이온 엔진 (문단 편집) == 가늘고 오래가는 엔진 == 현재의 이온 엔진은 추진력이 부족하기 때문에 대기권/중력권에서 쓰기에는 턱없이 약하다. 엔진 스스로의 무게를 지면에서 들어올릴 정도의 힘도 내지 못한다.[* 추력대 중량비가 '''1'''만 넘으면 순수 추력만으로 공중에 뜨는 것이 이론적으로 가능한데, 현용 [[제트엔진]] 중 가장 강력한 [[프랫 & 휘트니 F135|P&W F135]] 엔진은 엔진 자체의 추중비가 7.47:1, [[애프터버너]] 가동시에는 11.47:1이나 된다.] 과학동아에서의 표현에 따르면 '''종이 한 장 떨어질 때의 힘 만큼도 못 낸다.''' 이온엔진이 내는 추력은 약 20–250밀리뉴턴이다. 성인이 뀌는 방귀가 한 방에 약 200밀리뉴턴의 추력을 낸다는 것을 생각해보면, 정말 미미한 힘이다.[* 그럼 우주에서 방귀를 계속 뀌면 가속이 되지 않을까 생각할 수도 있겠는데, 물론 '''가능하다'''. 분류적으로는 '''콜드가스추진'''이며, 이 콜드가스추진은 [[RCS|우주선의 자세제어]], 순간적인 가감속등에 매우 잘 사용된다.--만화에서 보던 우주에서 소화기뿌려서 앞으로 가기와 똑같은 방식이다.-- 다만 이 '''콜드가스추진으로 방귀를 재현했을때 사용되는 연료량'''이 '''이온엔진으로 사용되는 연료량'''보다 압도적으로 많기 때문에 이온엔진쪽이 연구되는것. 콜드가스추진으로는 아무리 가늘고 길게 방출하더라도 이온엔진처럼 년단위 출력을 돌리는건 불가능에 가깝다.] 이렇다보니 당연하지만 최근 발사된 이온 엔진 탑재 탐사선 역시 별도의 화학 로켓 발사체에 탑재되어 대기권을 벗어났다. 이렇게 약해빠진 엔진을 왜 쓰냐 하면 '''[[연비(자동차)|연비]]'''가 엄청나게 좋기 때문이다. 얼마나 대단하냐면, 이온 엔진의 기술 실증을 주 목적으로 1998년에 발사된 [[딥 스페이스(탐사선)#s-1|딥 스페이스 1호]]는 670일간 엔진을 작동하며 몇몇 [[소행성]]과 [[혜성]]의 사진을 찍은 뒤 우주공간으로 날아갔는데, 그 2년 가까운 시간 내내 엔진을 작동시키는데 사용된 [[제논(원소)|제논]] 추진제의 양은 고작 '''72kg'''이었다. 연료분사시간이 매우 짧은 기존 화학로켓과 달리, 이온 엔진은 '''계속 켜둘 수 있다.''' 덕분에 발사체는 느리지만 한도 끝도 없이 가속하게 된다. 이로 인해 가속도는 화학로켓에 비해 크게 밀리지만 시간이 지날수록 [[조루|연료가 금세 소진되어]] 가속시간에 한계가 있는 현재의 화학로켓보다 '''수십, 수백 배 빠르게 된다.''' 물론 질량이 있는 물체인 만큼 빛의 속도에 도달하는 것까지는 불가능하다. 또한 당연하지만 [[영구기관|영구엔진]]이 아니기에, 추진체가 바닥나면 끝이며 전기 또한 필수다. 2013년 6월 24일, [[NASA]]에서 테스트 중인 NASA's Evolutionary Xenon Thruster (NEXT) 가 [[http://www.nasa.gov/home/hqnews/2013/jun/HQ_13-193_Ion_Thruster_Record.html|중단없이 연속으로 48,000시간, 5년 반을 가동하는 기록을 세웠다]]. 43,000시간 (약 5년) 간 가동하는 데 소모된 연료가 고작 870kg이었고 약 144000km/h의 속도로 이온을 쏘았다. 이는 기존 화학로켓엔진으로선 10톤 이상의 연료를 소모해야 하는 양이였다. 이온 엔진은 극미량의 추진제를 전자기 가속해서 쏘아 추진력으로 삼는다. 물론 쏘아내는 질량 자체가 워낙 작고, 이런저런 이유로 전자기 가속에도 한계가 있을 수밖에 없으므로 추진력 자체는 극히 미약하며, 그리드(Grid) 방식의 이온 엔진은 원리상 추력을 일정 수준 이상 올리는 것이 물리적으로 불가능하다.[* 이온 엔진은 그리드 방식 외에도 전열 방식이나 홀 효과 방식 등 다양한 가속방법들이 있다.] 레일건과 비슷한 형태로 전자석 사이에 이온을 넣고 쏘게 되는데 이온을 많이 넣으려면 전자석간의 거리를 벌려야 하고 그럼 자석과 거리가 멀어지니 효율이 떨어지기 때문. 그러나 대기와의 저항이 없는 우주에서는 약하든 말든 작용 반작용에 의해 가속이 가능하다. 이러한 이온 엔진이 처음 세상에 모습을 드러낸 것은 SERT 계획으로, 1964년 [[NASA]]가 우주 공간에서 실험하였다. 이후 2003년 발사된 일본의 [[하야부사(탐사선)|소행성 탐사선 하야부사]]가 이온엔진을 세계 최초로 운용함으로써 실용화에 성공한다. 하야부사는 무려 '''1천 시간을 가동해 60억km를 왕복'''함으로써 이온 엔진의 위엄을 전세계에 알리는 데 일조했다. 이후로 심우주 탐사선들은 이온 엔진을 적극적으로 탑재할 예정이다. 당연하지만 기존의 화학로켓 엔진에 비해 무게와 공간이 크게 줄고, 항속도 크게 상향되었다. 다만 추진력 자체는 약하기에 로켓 엔진이 가지는 순간적인 추진력은 여전히 따라갈 수 없다. [[목성]] 너머 궤도에서는 전력 공급의 문제로 인해서 쓰기 엄청 곤란하다. [[토성]] 너머에서는 태양빛이 하도 적어서 [[주노(탐사선)|주노]]의 태양전지판 사이즈로도 모자랄 가능성이 높다. 실제로 NASA에서는 '''[[해왕성]]''' 탐사 미션을 제안하면서 이온 엔진을 써보자고 했다가 노답으로 판명되어 폐기되었고 결국 좀 더 가까워서 만만한 '''[[천왕성]]''' 탐사선에서도 배제되었다. 물론 [[태양전지]] 대신 이미 여러 심우주 탐사선들에서도 널리 활용된 바 있는 [[원자로]]나 [[원자력 전지]] 등을 동력원으로 채용하면 이런 문제를 어느 정도 해소할 수 있긴 하겠지만, 단종된 지가 오래인 원자력 전지의 재고 자체가 너무 적다는 문제가 있다. 일단 [[뉴 호라이즌스]]의 후계가 될 차기 [[명왕성]] 탐사선에 원자력 전지를 동력원으로 이온 엔진을 작동시키는 방식을 [[https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=shm&sid1=105&oid=081&aid=0003044458|채용할 예정]]이다. 이온 엔진은 [[지구접근천체]]와의 충돌 위험이 있을 때에도 활용 가능하다.[* 핵폭탄으로 소행성을 폭파시킨다거나 하는 기존의 영화 속 발상과는 다르게 핵폭탄을 소행성 바로 옆에서 터트리기란 극히 어렵다. 소행성은 움직이는 총알이며 핵폭탄이 점화되기까지 걸리는 몇십 분의 몇 초도 정말로 긴 시간이다. 거기에다 소행성의 궤도를 까딱이라도 잘못 변경한다면 방사능 파편이 그대로 지구로 떨어지거나 방사능 운석이 지구로 낙하한다.] 이온 엔진을 소행성에 착륙시켜 몇 년에 걸쳐서 지속적인 분사로 아주 섬세하고 안전하게 소행성을 지구궤도에서 비켜나가게 할 수 있기 때문이다.[* [[http://www.ted.com/talks/lang/ko/phil_plait_how_to_defend_earth_from_asteroids.html]]] 기술력이 발전하면 SF드라마 [[익스팬스]]나 [[기동전사 건담]] 마냥 소행성을 궤도에 묶어놓은 뒤 지속적으로 자원채취하는 것도 가능해진다. 한편 우주선을 앞으로 나아가게 하기 위한 주 추진기로서의 사용 이외에도, 우주선의 자세제어와 방향전환을 위한 소형 보조 추진기인 [[RCS#s-2]]로서도 이온 엔진을 사용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 다만 이쪽은 장거리 고속 순항을 전제로 한 우주탐사선의 사례와는 달리, 순수히 [[연비(자동차)|연비]]만을 바라본 것으로서 고정된 위치에서의 장시간 가동에 보다 초점을 맞추고 있는 편이다. 그 특성상 주로 [[인공위성]]이나 [[우주 정거장]] 등과 같이 한 자리에 느긋하게 고정되는 물체의 RCS로서 쓰이는 것이 전제가 되는 경우가 많고, [[우주왕복선]]이나 [[소유즈 우주선]] 같은 일반적인 유인우주선의 RCS로서는 화학 로켓에 비해 순발력 등이 부족하여 신속한 자세제어를 하기 힘들기 때문에 그다지 적합하지는 않다는 듯하다. 때문에 유인우주선의 RCS로는 여전히 화학 로켓이 주류인 상황. [[NASA]]와 Ad Astra Rocket Company에서는 전직 우주비행사 프랭클린 창 디아즈(Franklin Chang Díaz)[* 코스타리카 출신 중국계 혼혈 우주비행사로, 무려 통산 7회의 [[우주왕복선]] 임무를 수행하였다.]의 주도로 VASIMR(가변 비추력 자기 플라즈마 로켓, Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)이란 초고온 플라즈마를 자기장으로 압축한 후 팽창시킨 다음 배출하여 추력을 얻는 신형 이온엔진을 실험 중에 있는데, 최고속도가 초속 56km에 달해 이 속도만 된다면 '''[[화성]]까지 편도 39일'''이라는 엄청난 속도를 얻을 수 있다. 단 이 정도 출력을 내려면 [[시울프급 잠수함|시울프급 원자력 잠수함]]에 들어가는 원자로 6개로 전력 공급을 해줘야 하는데 그거 붙이고 [[냉각기]]도 붙이고 해야 하는 걸 고려해보면 아직 그리 현실성은 없는 이야기다. 기술적으로는 실현이 불가능하진 않지만, 일반적인 이온 엔진에 비해 보다 대량의 전력을 필요로 하는 관계로 [[원자로]]의 탑재가 필요하다는 점 때문에 현실적으로는 [[원자력 사고]]를 비롯한 상당한 위험부담이 있어 아직 실용화가 되지 못 하고 있다.[* 어찌어찌 원자로를 소형화해서 실었는데 그 로켓이 사고로 다른 나라 땅에 떨어졌다? 그건 핵미사일 상대국가에 꼬라박고 핵전쟁 시작하자는 얘기다.] 미래에 이온 엔진이 개량되면 [[대기권]]에서도 쓸 날이 올 것이라는 예측이 있었고, [[MIT]]에서 실제로 이온 엔진으로 비행하는 소형 모형을 만들어 내면서 [[http://dongascience.donga.com/news.php?idx=25278|실증해냈다]]. [[아르곤]]이나 [[제논(원소)|제논]] 등을 추진제로서 소모하여 [[로켓 엔진]]으로서 작동하는 우주선용의 이온 엔진과는 달리, 이 항공기용의 이온 엔진은 대기권 내에서의 사용을 전제로 했기 때문에 공기를 추진제의 대용품으로 소모하여 [[제트 엔진]]에 가깝게 작동하는 것이 특징이다. 간단히 말해 공기를 추진제로 소모하여 작동하는 것이다. 이러한 추진제의 차이 이외에는 기본적으로 우주선용의 이온 엔진과 크게 다르지 않은 원리로 작동하며, [[연비(자동차)|연비]]는 좋지만 추진력이 약하다는 특성도 [[https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=001&aid=0010484191|공통된다고 한다]]. 다만 실험 결과 소음 발생과 탄소 배출이 없다는 새로운 이점을 [[https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=584&aid=0000002368|확인할 수 있었다는 모양]]. 이러한 특성 때문에 연비 향상과 소음 감소가 중요한 [[무인기]]에 적합할 듯하다. 대기권 내 이온 엔진의 추력이 약한 문제는 전극이나 이온 가속 방식의 개선을 통해 추진체의 질량(정확하게는 질량흐름률)을 증가시켜서 해결할 수 있을 것이고 특히 대기권 내에서 사용할 경우 공기를 추진체로 사용할 수 있기 때문에 우주보다 상황은 더 낫다고 할 수 있다. 다만 같은 에너지를 사용할 때 기존 엔진보다 훨씬 추력 효율이 떨어진다는 한계는 그 원리상 극복하기 힘드므로 특정 용도에 맞춰 사용될 가능성이 높다. 가장 큰 문제는 역시 전력 문제인데, 소형 [[UAV]] 수준을 벗어나 대형 유인기의 추진 방식으로 이온 엔진을 사용하려면 결국 전통적인 [[터빈]] [[발전기]]나 [[원자력]]을 동력원으로 이용할 수 밖에 없는데 그럴 경우 효율 문제는 말할 것도 없고 소음이나 탄소 배출 이점마저 사라지므로 그냥 터빈의 회전에서 직접 추력을 직접 얻는 쪽이 여러 모로 나을 수밖에 없다. 단, 그렇더라도 기존 엔진에 추력을 더하는 보조 추력으로 활용할 수 있을지 모른다. 여담으로 현재 실증된 이온 엔진 비행기는 사람이 탑승하는 것이 불가능한 소형 모형이며, 그 모형의 비행시간은 10초, 비행거리는 60m이고 그나마도 자력 이륙이 불가능해서 발사장치까지 필요하기에, 막말로 [[종이비행기]] 수준에 불과하다. 그럼에도 그 '비싼 장난감'에 불과한 것이 이렇게 중요하게 취급되는 이유는 이미 인류는 115년 전에 [[라이트 형제|장난감 가게 아저씨들]]이 만들어낸 12초 간 36m를 비행하는 게 고작이었던 장난감이 [[비행기|어떻게 진화했는지]] 알고 있기 때문이다.저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기