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1957년 옛 소련에서 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호를 쏘아 올린 뒤 60여 년이 지났지만 계속해서 다양한 분야의 연구자들이 더 가볍고 더 멀리 갈 수 있는 우주선을 만들기 위해 고군분투하고 있습니다.

그 결과 ‘회전식 폭발 엔진’이라는 새로운 엔진이 나왔습니다. 러시아의 마트료시카 인형처럼 겹겹이 동심원 형태를 이루는 용기 사이사이를 돌며 흐르는 연료를 태우는 방식으로, 연료에 불을 붙이면 음속보다 빠른 충격파를 만들어 우주선을 움직입니다. 단순히 연료를 태워 로켓을 밀어내는 기존 엔진보다 적은 연료로 같은 성능을 낼 수 있어 우주선을 훨씬 가볍게 만들 수 있습니다.

하지만 이 엔진을 실제 로켓에 장착하면 그 안에서 충격파가 어떻게 이동할지 모른다는 문제가 있었습니다. 그래서 호세 네이선 커츠 미국 워싱턴대학교 응용수학과 교수가 이끄는 연구팀은 용기 사이의 간격 등을 바꿀 수 있는 실험용 회전식 폭발 엔진을 개발했습니다. 고속 카메라로 연료가 타는 0.5초 동안의 과정을 찍어 약 12만 장의 이미지를 얻고, 충격파의 이동을 재현하는 수학 모형을 만들었습니다. 

커츠 교수는 “회전식 폭발 엔진의 복잡한 작동 방식을 설명하는 유일한 모형”이라며, “회전식 폭발 엔진의 성능과 안전성을 평가하고 개선하는 데 사용할 수 있을 것”이라고 전망했습니다. 연구 결과는 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 E’ 1월 10일자에 발표했습니다.