로켓 발사 원리

안녕하세요 박랩입니다.

오늘은 로켓 발사 원리를 소개해드리려고 합니다.

 

로켓의 원리를 간단히 표현하자면, 공기로 가득 찬 풍선을 놓았을 때 날아가는 현상과 같습니다.

어렸을 때 다들 이런 장난감 만들어 보신 적 있죠?

저도 초등학교 2학년 시절 때 교과과정에도 이런 장난감 만들기가 있었습니다.

풍선로켓. 로켓의 원리를 잘 나타낸다

 

이런 장난감도 아주 쉽게 생각하면,

"아 쉽게 생각해보면 바람이 빠져나가니까 앞으로 가는구나!"

라고 생각합니다. 저도 그렇게 생각했습니다.

 

그리고 초교 고학년 분들은 에어로켓까지 쏴보셨을 겁니다.에어로켓은 컴프레셔로 압력을 만들어 에어건으로 바람을 밀어줘서 쏘는 것이죠.풍선로켓은 에어로켓을 쏴줬던 컴프레셔가 풍선안에 들어가 있다고 생각하시면 됩니다.

 

이걸 물리적으로 설명하면 다음과 같습니다.

 

풍선 로켓의 원리를 물리적으로 표현하면 다음과 같다.

풍선 내부에는 압력이 차있습니다. 이 압력은 우리가 숨 쉬는 대기압, 1 기압보다는 높은 상태기 때문에 압력의 평형을 맞추기 위해 어딘가로 압력을 분출하려고 할 겁니다.

 

사방은 고무풍선으로 막혀있어 풍선 내부 압력은 유지됩니다.

풍선 입구를 여는 순간, 입구에서 압력 차이가 생겨 압력을 평형으로 유지하기 위해 공기가 이동합니다.

압력과 빠져나가는 출구 면적의 곱은 힘이 됩니다. 힘이 발생하면 풍선 질량을 이겨내고 밀어줄 수 있습니다.

이 힘을 로켓 분야에서는 추력이라고 합니다.

 

 

그래서 풍선이 이동하는 가속도 a는 압력 x면적/질량으로 표현할 수 있습니다.

 

이 원리는 로켓에 적용해봐도 동일하게 적용할 수 있습니다. 

 

 

고체 로켓의 경우 80% 이상이 압력 챔버로 구성돼있습니다. 압력 챔버에서 연료가 연소되면서 가스를 생성합니다.

생성된 가스는 풍선과 같이 높은 압력을 만들어냅니다. 높은 압력이 발생하면 노즐을 통해서 가스가 분출됩니다.

이렇게 노즐 출구에서 나오는 압력과 노즐의 면적의 곱이 로켓이 만들어 내는 힘이 됩니다.

 

출구와 작용 반작용으로 앞으로 나아가려고 하는 힘을 추진력 혹은 추력(Thrust)이라고 합니다.

이 힘은 가속도를 만들어 내고 로켓이 우주로 날아갈 수 있는 가속도를 만들어 냅니다.

 

물론 오늘 설명드린 로켓은 고체로켓을 예를 들어 설명드렸습니다. 로켓의 추진 방식에는 여러 가지가 있는데, 그중 대표적으로 액체로켓과 고체로켓으로 나눌 수 있습니다.

액체로켓과 고체로켓의 차이는 다음에 더 자세히 소개해드리겠습니다.

 

오늘은 로켓 발사 원리에 대해 소개해드렸습니다. 쉽게 설명하려고 했는데 이해되셨나요? ㅎㅎ

이런 원리만 알 수 있다면 어디서든 어떻게든 로켓을 만들 수 있습니다.

모두 자신만의 로켓을 한번 만들어 보는 건 어떨까요?

이상 박랩이었습니다.