코로나19가 잠깐 잠잠했던 어느 더운 여름, 멘토들과 함께 탐험하며 배우는 ‘탐험대학’의 로켓 탐험가들이 서울 혜화역에 모였습니다. 교과서, 뉴스에서나 볼 수 있던 로켓을 직접 만들어보기 위해서였는데요, 그 탐험기를 공개합니다!
첫 번째 미션, 로켓의 배경 지식을 탐험하라!
2020년 7월 18일, 로켓 탐험을 할 학생들은 소형 로켓을 만드는 스타트업 ‘페리지항공우주’의 대표 신동윤 멘토를 만났습니다. 그리고 로켓의 역사를 들으며 탐험의 여정을 시작했는데요, 실제로 로켓을 만드는 멘토가 들려준 이야기는 무엇이었을까요?
“아직 로켓이 개발되지도 않았을 때, 우주로 물건을 어떻게 보낼지 고민한 과학자가 있었어요. 그리고 자신이 생각했던 로켓 관련 이론이 실현되는 것을 보지 못한 과학자도 있었죠. 하지만 그런 목표를 가지고 있었기 때문에 지금까지 온 거예요.”
신동윤 멘토는 로켓의 변천사를 설명하기에 앞서 꿈을 가졌던 과학자들의 노력이 모여 지금의 로켓이 탄생한 것이라 말했습니다. 사실 가장 처음에 나온 우주 탐사용 로켓은 현대의 로켓과는 구조가 달랐어요. 과학자들이 더 나은 로켓을 만들기 위해 끊임없이 고민한 결과 지금의 모양에 이르렀답니다.
우주 탐사용으로 로켓을 만들기 시작한 사람은 로켓의 선구자로 알려진 미국의 과학자 로버트 고다드와 러시아의 과학자 콘스탄틴 치올콥스키였습니다. 특히 고다드는 1926년 액체 연료를 이용한 로켓을 처음으로 개발해 약 2.5초 만에 최고 고도 12m까지 날리는 데 성공했죠.
고다드가 만든 로켓은 엔진을 로켓의 윗부분에 단 것이 특징입니다. 엔진에서 만들어내는 힘이 로켓 전체를 안정하게 끌어당길 수 있을 거라 예상한 거죠. 그래서 엔진을 윗부분에 달고, 엔진에서 만드는 열기가 연료통에 닿지 않게 연료통을 로켓 아랫부분에 달았습니다. 연료통의 연료는 쇠로 만든 관을 통해 엔진까지 전달했죠.
하지만 다른 과학자들이 엔진이 앞에서 당기든 뒤에서 밀든 전달하는 힘의 크기는 같다는 사실을 알아냈습니다. 그 이후 엔진을 뒤로 보낼 때 안정성이 높아진다는 연구 결과도 나오면서 엔진을 로켓 아랫부분에 두는 지금의 로켓으로 구조가 변했습니다.
로켓의 모양이 바뀐 과정을 설명한 신동윤 멘토는 다음으로 로켓을 만들 때 특히 신경써야 할 부분에 대해서 설명했습니다. 바로 로켓의 날개와 엔진이었죠. 특히 학생들이 만든 로켓을 원하는 대로 날리려면 로켓의 날개를 비뚤지 않고 바르게, 일정한 각도로 붙이는 것이 중요하다고 강조했습니다.
두 번째 미션, 로켓 구조를 탐험하라!
사실 탐험가들은 멘토를 만나기 전 스스로 로켓의 구조를 살짝 예습했었는데요, 멘토의 설명과 함께 로켓을 탐구하고 손보는 시간을 가졌습니다. 로켓의 날개가 중요하다는 말에 그 부분을 꼼꼼히 확인하는 학생들도 있었죠. 학생들이 어떤 로켓을 만들었는지 살펴보겠습니다.
앞으로 로켓 탐험에서 하게 될 미션은?
이번 탐험을 통해 탐험가들은 일정한 길이와 각도에 맞춰서 로켓 부품을 조립하는 데까지 성공했습니다. 하지만 여기서 멈춘다면 ‘로켓 탐험’이라고 볼 수 없죠. 학생들은 직접 만든 로켓을 멘토의 지도를 받아 쏘아 올릴 예정입니다.
로켓을 날릴 때는 바람 방향을 확인하는 것은 물론, 로켓의 무게중심을 잘 맞춰 발사대에 로켓을 장착해야 하죠. 그런데 만약 로켓이 날지 못하거나 한쪽으로 회전하면서 날아가면 어떻게 해야 할까요?
신동윤 멘토는 “로켓 안에 직접 만든 비행기록계를 넣어서 로켓이 날아가는 방향, 속도, 도달 높이, 엔진 추진력 등을 분석해 기존 로켓 키트를 개선하는 작업을 할 것”이라며, 다음 계획을 살짝 밝혔답니다. 로켓을 시험발사해서 기본적인 로켓의 성능을 확인한 뒤 얻은 데이터를 바탕으로 조금씩 개선해서 나만의 로켓을 만드는 거죠.
탐험가들은 무사히 시험발사에 성공하고 각자의 로켓을 완성할 수 있을까요? 앞으로 계속될 로켓 분야의 미션과 또 다른 분야의 탐험대학 프로그램이 궁금하다면, 탐험대학 홈페이지(expeditioncollege.co.kr)에서 확인하세요~!
● 신동윤 페리지항공우주 대표를 만나다!
Q. 로켓을 만들 때 가장 중요한 점은 무엇인가요?
로켓을 만든다는 건 마치 수많은 문제를 푸는 것과 같습니다. 문제의 양도 많지만, 풀어야 하는 문제 하나하나에 뚜렷한 정답이 없고, 푸는 데도 오랜 시간과 큰 노력이 필요하죠. 이 점이 많은 엔지니어의 인내심을 시험하기도 합니다. 그래서 기본적으로 로켓 엔지니어들은 중요한 문제에 끈기와 인내심을 갖고 접근하죠. 새로운 지식을 접할 때는 넓은 포용력과 상상력을 동원해서 습득하고요.
그리고 엔진을 만드는 추진 기관 엔지니어와 로켓의 비행을 방해하는 공기 흐름을 해석하는 공기역학 엔지니어 등 서로 다른 개념을 다루는 엔지니어들과 항상 소통하고 문제를 풀어나갈 자세가 돼 있어야 합니다.
Q,로켓 탐험은 어떤 학생이 해보면 좋을까요?
로켓 탐험은 다른 사람과 어울려 한 가지 문제에 집중해보고 싶은 학생들에게 추천합니다! 로켓을 만들고 발사하는 일은 오랜 시간 동안 많은 사람과 협력해야만 가능하거든요. 다른 사람과 협력하며 로켓 발사에 도전할 준비가 된 청소년 탐험가라면 직접 문제를 정의하고 풀어나가는 과정에서 큰 재미와 보람을 느낄 수 있을 거예요!
