27개 소형 로켓 사용한 스페이스X, 분산 병렬 처리로 안정성 제고

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1834호(2018. 2. 21. 발행)에 기고한 원고입니다.

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27개 소형 로켓 사용한 스페이스X, 분산 병렬 처리로 안정성 제고.pdf

ž 2월 6일 발사에 성공한 스페이스X(SpaceX )의 초대형 로켓 ‘팰콘 헤비(Falcon Heavy)’는 강력한 엔진 대신 27기의 소형 엔진을 사용했다는 점에서 새로운 장을 열었음

Ø 팰콘 헤비는 3개의 부스터를 사용해 지구 중력권 탈출을 위한 추진력을 얻었는데, 1기의 부스터마다 9기의 소형 엔진을 탑재해 총 27기의 엔진을 조정하여 발사를 성공시켰음

Ø 지금까지 로켓 발사의 역사를 되짚어 보면, 팰콘 헤비 외에 10개 이상의 엔진을 탑재한 로켓이 발사에 성공한 적은 없었기 때문에 이번 발사는 전인미답의 기록임을 알 수 있음

Ø 1969~1972년 기간 동안 구 소련에서는 30기의 엔진을 사용한 ‘N-1’ 로켓 발사를 여러 번 시도했으나 모두 실패로 끝난 사실이 있음

Ø 최근까지 최고 기록은 9기의 엔진을 탑재해 발사에 성공한 것인데, 스페이스X의 ‘팰콘 9’과 로켓 랩(Rocket Lab)의 ‘일렉트론(Electron)’ 로켓이 각각 성공한 바 있음

Ø 따라서 팰콘 헤비가 27기의 엔진을 제어해 발사에 성공했다는 것은 향후 로켓 개발이 더 전진하여 과거 N-1이 시도했던 30기 이상의 엔진 이용도 가능해질 것임을 시사함

ž 팰콘 헤비가 일견 복잡해 보이는 로켓 발사 설계 정책을 채택한 이유에 대해 스페이스X의 CEO 일론 머스크는 분산 병렬처리 방식의 ‘안전성’ 때문이라 설명하고 있음

Ø N-1 로켓의 실패 사례에 비추어 엔진을 많이 탑재하는 데 대한 우려는 없었느냐는 질문에 대해 일론 머스크는, N-1의 실패는 주로 에이비오닉스(avionics, 항공전자기술)의 문제로 엔진에서 화재가 발생한 것이었다고 설명

Ø 따라서 N-1의 시도가 있은 지 50년의 세월이 지났기 때문에, 현재 시점에서 스페이스X는 N-1 보다는 잘할 수 있을 것이란 확신이 있었다고 답변

Ø 하나 혹은 소수의 강력한 엔진을 개발하는 대신 엔진의 개수를 늘리기로 결정한 것에 대해 일론 머스크는 컴퓨터 시스템을 예로 들어 보다 안정성이 있기 때문이라 설명

Ø 구글이나 아마존 데이터센터의 경우 일부 컴퓨터가 고장을 일으켜도 서비스의 내용이나 성능, 응답속도에는 거의 영향을 주지 않는데, 이는 수많은 소형 컴퓨터들로 시스템을 구현했기 때문임

Ø 이는 메인프레임 같이 하나의 대형 컴퓨터를 사용하는 기존 방식에서 ‘기계의 고장 = 시스템 정지’라는 공식이 성립되는 것에 비하면 안정성 면에서 매우 큰 장점을 제공함

<자료> Gizmodo [그림 1] 팰콘 헤비의 27개 소형 엔진

ž 일론 머스크는 다수의 소형 컴퓨터를 사용하여 시스템을 만드는 방식은 보다 효율적이고 신속하기 때문에 스마트한 것이며, 이는 로켓 엔진의 경우도 마찬가지라는 입장

Ø 이중화 없이 강력한 엔진 1대를 시간을 들여 만드는 것보다 작은 엔진을 많이 사용하여 이중화가 가능한 안정적인 엔진을 완성하는 편이 비용 효율성이 더 높다는 것인데, 실제로 팰콘 헤비는 6기의 엔진에서 고장이 나도 발사가 가능하도록 설계되어 있다고 함

Ø 팰콘 헤비의 성공으로 스페이스X가 준비하고 있는 초대형 로켓 ‘빅 팰콘 로켓(Big Falcon Rocket, BFR)’의 성공 가능성도 높아졌는데, BFR 발사용으로 개발되는 부스터는 팰콘 헤비 보다 4개가 더 많은 총 31기의 엔진이 탑재될 예정임

Ø BFR의 엔진 1기당 해면추력(海面推力)은 팰콘 헤비보다 2배가 높을 것이라고 하는데, 만일 BFR의 발사가 성공한다면 매우 강력하면서도 안정적인 로켓이 등장하게 됨을 의미