Experimental Performance Analysis of a Sabatier Reaction-Based Methane Propellant Production System for Deep Space Exploration

심우주 탐사 환경에서는 현지 자원을 활용한 추진제 생산이 필수적이며, 사바티에(Sabatier) 반응은 이산화탄소와 수소로부터 로켓 추진제인 메탄을 생성할 수 있는 핵심 기술이다. 본 연구에서는 촉매 충전층을 기반으로 한 사바티에 반응기를 설계·제작하고, 이를 활용하여 다양한 운전 조건에서 메탄 생성 성능을 실험적으로 분석하였다. 사바티에 반응은 발열적이며 반응 중 부피가 감소하는 특성을 가지므로, 반응기의 온도 및 압력 조건뿐만 아니라 반응물의 공급 유량과 몰 비율 등도 메탄 생성 속도 및 전환율에 중요한 영향을 미쳤다. 충전층 반응기의 온도 프로파일은 축방향 유체 흐름에 따라 달라졌으며, 이는 생성 가스의 조성과 생산량에도 영향을 주었다. 우주의 극한 환경에서는 반응물의 공급 조건이 매우 불안정할 수 있으므로, 이러한 조건 변화에도 안정적으로 높은 성능을 유지할 수 있는 사바티에 시스템의 최적화가 중요하다. 본 연구는 향후 심우주 탐사를 위한 현지 자원 활용(in-situ resource utilization, ISRU) 및 현지 추진제 생산(in-situ propellant production, ISPP) 기술의 핵심 기반이 될 수 있는 고성능 사바티에 시스템 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.