특히 전세계적으로 전자·통신 기술의 발달에 따른 인공위성의 소형화 추세가 가속화 됨에 따라 향후 활용면에서 크게 확대될 것으로 예상되는 기술이다.
권 교수팀이 개발한 소형 인공위성용 마이크로추진기는 세계 최초로 고성능 액체추진제를 사용했다.
액체상태의 과산화수소를 추진기 촉매층에서 수증기와 산소로 분해시키면 다량의 열을 방출하게 되며, 이 열이 가스 형태의 운동에너지로 변환되어 추진력을 발생하게 된다.
이 추진 장치는 1뉴톤(대기압에서 100g의 물체를 움직이는 힘) 미만의 추진력으로 수십 kg급 인공위성의 자세제어가 가능하다.
권 교수는 “이번 기술 개발의 핵심은 추진제인 과산화수소수와 지속적인 반응을 일으키는 반응 촉매제의 개발이며, 이 촉매제를 활용한 일체형 추진기를 개발한 것”으로 설명했다.
특히 이 기술은 소형 인공위성 부문에서 최고기술을 보유하고 있는 영국 서리 대학의 냉가스 추진기보다 약 4배의 추진 성능을 나타낸 것으로 알려지고 있다. 권 교수는 “영국 서리 대학에서도 유사 시스템 개발을 추진해 왔으나, 촉매 반응기 베드 문제를 아직 해결하지 못하고 있다”고 밝혔다.
현재 대부분의 소형 인공위성에는 무게 등의 문제 때문에 자세 제어를 위한 추진기가 탑재되지 않고 있어, 우주에서 궤도나 자세에 변동이 생기면 그 위성의 수명이 끝나는 것이 일반적이다.
또한 대형 위성의 경우 자세 제어를 위한 추진기가 탑재되고 있지만, 통상 위성 무게의 40%가 추진제인 경우가 대부분이다.
권 교수는 “현재 대형위성에는 발암물질인 하이드라진(Hydrazine)을 추진제로 사용하고 있지만, 이 물질을 다루기가 어려워 소형 인공위성에는 사용하기 어렵다”고 지적한다.
이 소형인공위성 운동제어용 마이크로 추진기는 4개 또는 8개 모듈이 탑재돼야만 위성의 상`하`좌`우 자세제어가 가능하기 때문에 이달중 클러스터 형태의 제작을 통해 프랑스, 일본 등의 학회에 발표될 예정이다. 또한 현재 KAIST가 개발중인 과학기술위성에도 탑재될 예정이다.
한편 권 교수는 “과학 위성급 소형인공위성의 수명주기 연장과 임무한계의 확장에 획기적인 기여를 할 것으로 기대된다.
또한 항공우주연구원에서 개발 중인 우주발사체의 상단부 자세 제어에도 활용이 가능하다”며 다양한 활용 가능성을 강조했다.
■ 독립전원형 풍력발전시스템
ENGINEERING - 초속 3미터 풍속이용 5㎾급 용량 전기생산 가능
풍속 3미터의 잔잔한 바람을 이용, 자체적으로 5㎾급 용량의 전기를 만들어낼 수 있는 독립전원형 풍력발전(發電)시스템이 국내 처음으로 개발됐다.
이에 따라 농어촌의 농장, 축사, 양어장 및 가로등, 등대, 도서지역 등은 물론 전원주택이나 단독빌라 등 개인주택에서 독립적으로 전기를 생산하는 발전(發電)시스템을 갖춰 필요한 만큼 전기를 생산해 사용할 수 있는 ‘풍력 자가발전시대’가 본격적으로 열릴 전망이다.
건설 및 에너지 전문기업 케이알(대표 김사만)은 전원주택, 농장, 가로등 등 단독지역에 적합하도록 초속 3미터의 풍속에도 전기를 생산할 수 있는 발전용량 5㎾급대의 독립전원형 풍력발전시스템을 개발, 상용화에 성공했다고 밝혔다.
독립전원형 풍력발전시스템이 국내 처음 개발됨에 따라 그동안 외딴 지역에 위치한 단독주택이나 전원주택, 농어촌의 농가, 축사 등의 경우 한전의 전기사용시 전기료 부담외에 전봇대부터 전기사용처까지 소요되는 전력선 인입비용을 별도 부담해왔으나, 앞으로 독립전원형 풍력발전시스템을 설치할 경우, 이러한 비용 부담없이 자체적으로 발전시스템을 갖춘 후 필요한 만큼 전기를 사용할 수 있게 됐다.
케이알은 전원주택 및 전국 농어촌의 농장, 축사, 양어장을 중심으로 발전용량 1㎾,3㎾,5㎾급의 소용량시스템을 우선적으로 공급, 설치할 예정이며, 폭염으로 인한 전력수요급증으로 인해 정전사태를 겪은 대규모 아파트 단지의 엘리베이터와 가로등전원용으로도 시스템을 보급할 계획이라고 밝혔다.
그동안 낮 시간에 태양열을 이용, 발전하여 충전하거나, 심야시간대의 저렴한 전기를 이용,축전(蓄電)하는 방식인 배터리 축전식독립전원시스템은 시중에 많이 나와있지만, 순수한 자연바람만을 이용하여 자체적으로 전기를 생산, 바로 바로 사용할 수 있는독립전원형 풍력발전시스템이 상용화되기는 이번이 국내 처음이다.
한편 5㎾급 풍력발전시스템이 생산할 수 있는 전기량은 통상 대용량 에어컨, 700리터급냉장고,세탁기 외에 TV, 오디오 등 생활가전기기는 물론 방이나 거실등 개별적인 10개 정도의 공간에 소요되는 전구, 전열기 등을 모두 소화하고도 남는 규모로, 웬만한 대형 전원주택의 경우도 3㎾h를 넘지 않는 수준이다.
케이알 김사만 사장은 “일차적으로 전원주택, 농가는 물론 독립전원을 필요로 하는 아파트단지의 엘리베이터 및 가로등을 중심으로 5㎾급 제품을 우선적으로 공급할 계획”이라고 설명했다.
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