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
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
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 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 |
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