도쿄 우에노 국립과학박물관의 LE-5엔진

얼마 전 일본 여행 중 도쿄 우에노의 국립과학박물관(国立科学博物館)을 방문하였다.

방문 전에 H-I 의 상단 엔진인 LE-5 의 실물이 전시되어 있다는 것을 알고 있었기에 무척 기대되었다.

전시관에 들어가자마자 보이는 LE-5 엔진

우선, 전시관에 들어가자마자 보이는 SFU 바로 옆에 나름 존재감을 과시하면서 우두커니 서 있었다. 

유리 벽으로 분리된 공간이 아닌, 꽤 가까운 거리에 전시되어 있어서 나름 자세한 사진도 찍을 수 있었다. 물론 한국에서 75톤급 엔진 전시했던 것처럼 만질 수 있는 거리는 아니었지만.

전면에서 본 LE-5. 왼쪽에 SFU, 오른쪽에 하야부사 모형이 전시되어 있었다.

관람 동선에서 바로 보면 위의 사진과 같은 구도가 되었다.

재생냉각 채널이 선명히 보이는 고확장비 노즐 위로 터보펌프 및 각종 배관들이 보인다. 사진 기준 왼쪽에 액체수소 터보펌프, 오른쪽에 액체산소 터보펌프가 보인다.

액체수소 터보펌프 근처의 각 배관들 설명

액체산소 터보펌프 대비 두꺼운 몸체의 액체수소 터보펌프가 일단 눈에 띄고, 바로 그 옆에 원통형의 가스발생기가 보인다.

가스발생기에서 나온 수소 과잉 고온 가스의 일부는 제어를 위한 바이패스 밸브 쪽으로 향하고, 나머지는 바로 액체수소 터보펌프의 터빈으로 들어간다는 것을 알 수 있다.

그리고 터빈을 통과한 수소 과잉 고온 가스는 그대로 액체산소 터보펌프쪽으로 향하는 것이 아니라 일부가 바로 노즐 쪽에 위치한 배기 덕트로 배기된다.

그 위쪽으로는 은색 단열재로 덮인 액체수소 계통이 보인다. 펌프를 통과한 액체수소는 곧바로 주 연료 밸브(Main Fuel Valve라 표기)로 향한다. 이 밸브에서 유로는 두 개로 분기되는데, 일부는 연소실 상단의 매니폴드로 들어가 재생냉각 채널을 지나 연소실 내부로 들어가고, 나머지 일부는 가스발생기 연료 밸브(G.G FV라 표기), 연료 예냉 밸브(사진 상에서 보이지 않음)로 향한다. 예냉 밸브를 지난 수소는 다시 발사체 단의 액체수소 탱크로 돌아간다.

액체수소 가스발생기 밸브 및 예냉 밸브 쪽에서 바라본 사진. 

위의 사실들을 LE-5의 스키매틱 상에 표시하면 아래와 같다.

사진 상의 설명을 그대로 스키매틱에 옮긴 것.
파란색이 액체수소, 빨간색이 가스발생기 수소 과잉 고온 가스 계통.

다음은 액체산소 터보펌프 쪽이다. 액체산소 터보펌프는 전시물 구조 상 가까이서 찍기가 어려웠다. 부득이하게 광학 줌이 없는 스마트폰 카메라로 찍어 화질이 좋지 않음을 양해바란다.

잠시만 가스발생기와 예냉 밸브 쪽에서의 사진으로 돌아가보자. 스키매틱 상에서 액체산소 터보펌프 터빈은 액체수소 터보펌프 터빈 하류에 위치한다. 즉, 사진에서 빨갛게 표시한 경로로 가스발생기 고온 수소과농 가스가 이동하여 액체산소 터보펌프 터빈으로 유입된다.

가스발생기 - 액체수소 터보펌프 터빈 - 액체산소 터보펌프 터빈 유로 설명

액체산소 터보펌프 유로 설명

액체산소 터보펌프의 펌프를 통과하여 가압된 액체산소는 주 산화제 밸브(Main Oxidizer Valve)를 거쳐 연소실의 인젝터 헤드로 유입된다. 가스발생기 또한 주 산화제 밸브를 거쳐 액체산소를 공급받게 된다. 

주 산화제 밸브 쪽에서 찍은 사진

액체산소 계통을 스키매틱 상에 표시하면 아래와 같다.

상단 엔진이기 때문에 규모가 비교적 작을 수밖에 없고, 따라서 구성품들이 연소실 바로 근처에 밀집되어 있었다. 따라서, 스키매틱 상에서 확인되는 모든 구성품들을 찾기는 어려웠다. 비교적 크고 각 구성품 간의 이격 거리가 확보된 75톤급 엔진 전시품과는 다른 점이었다. 어쩌면 한국의 7톤급 엔진도 전시되면 비슷한 모습을 보일것같다는 생각이 든다.

그래도 난생 처음으로 외국의 로켓엔진 실물을 보았다는 것 하나만으로 박물관 관람은 매우 만족스러웠다. 추후에는 가쿠다 우주센터, 카가미가하라 항공우주박물관 등에 있는 LE-7 엔진 실물도 보고싶다.