EmDrive
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1. 개요
EmDrive는 추진제 없이 전력만으로 추력을 발생시킨다는 가설을 기반으로 하는 추진 시스템이다. 2001년 로저 쇼이어가 처음 제안했으며, 2000년대 후반부터 여러 연구 기관에서 실험을 진행했다. 초기에는 추력이 측정되었다는 보고가 있었으나, 측정 장비 및 환경 통제 문제로 논란이 있었고, 최종적으로 지구 자기장과 전선 구리의 상호작용으로 인한 현상으로 밝혀져 우주에서 사용할 수 없는 것으로 결론났다. 현재 EmDrive는 운동량 보존의 법칙을 위반하는 것으로 여겨지며, 과학적으로 검증되지 않은 기술로 간주된다.
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| EmDrive | |
|---|---|
| 장치 정보 | |
 | |
| 원산지 | 미국 |
| 날짜 | 2001년 |
| 목적 | 우주선 추력기 |
| 상태 | 장치 개념 |
2. 역사
물리적인 추진제 없이 전력만으로 추력을 낼 수 있다는 주장 때문에 운동량 보존의 법칙을 위반하여 실제로는 작동하지 않을 것으로 여겨졌다. 그러나 독립된 여러 실험 팀이 독자적으로 만든 실험 장비에서 추력이 측정된다는 보고가 나오면서 한동안 혼란이 있었다. 초기에 보고된 큰 추력은 측정 장비가 제대로 통제되지 않은 결과로 밝혀졌다. 이후 진공 환경 등 통제를 강화한 실험에서도 미미한 추력이 측정된다는 주장이 있었으나, 추진기와 추력 방향이 일치하지 않는 등 여전히 실험 오류로 인한 착시 현상으로 간주되었다. 최종적으로는 지구 자기장과 전선 속 구리의 상호작용으로 발생한 현상이며 우주 공간에서는 사용할 수 없다는 점이 밝혀졌고, 잘 통제된 실험에서는 추력이 발생하지 않는다는 보고가 나왔다.
기존 로켓 엔진은 추진제를 외부로 분사하여 그 반작용으로 추력을 얻는다. 이는 뉴턴의 제3법칙에 따른 원리이다.[10] 그러나 EmDrive는 외부와의 물질 교환 없이, 즉 추진제를 사용하지 않고 폐쇄계 내부에서 마이크로파를 반사시키는 것만으로 추력을 발생시킨다고 주장되었다.[103] 이러한 방식은 외부와의 상호작용 없이 시스템 전체의 운동량을 변화시키는 것으로, 물리 법칙의 근간인 운동량 보존의 법칙과 뉴턴의 제3법칙을 정면으로 위반한다.[10][81][107] 외부로 아무것도 방출하지 않으면서 추력을 얻는 가상의 장치를 무반작용 추진기라고 하는데, EmDrive가 바로 이러한 개념에 해당한다. 이러한 주장은 대부분의 물리학자들에게 사이비 과학으로 간주된다.[81][107]
로켓 엔진은 추진제를 배출하여 작동하는데, 이 추진제는 반작용 질량으로 작용하며 뉴턴의 제3법칙에 따라 추력을 발생시킨다. 모든 전자기 추진 설계는 이러한 반작용 질량의 원리에 기반한다. 추진제를 배출하지 않고 외부와의 상호 작용 없이 폐쇄계 내에서 추력을 제공한다고 주장하는 가설적인 추진기는 무반작용 추진기로 분류되며, 이는 운동량 보존 및 뉴턴의 제3법칙을 위반하는 것이다.[10] 이러한 무반작용 추진기에 대한 주장은 일반적으로 물리학계에서 사이비 과학으로 취급된다.[81]
무반작용 추진기라고 주장된 공진 공동 추력기의 첫 번째 설계는 2001년 영국의 로저 쇼이어에 의해 제안되었다. 그는 자신의 원뿔형 설계를 "EmDrive"라고 명명하고, 원뿔의 넓은 밑면 방향으로 추력이 생성된다고 주장했다. 이후 미국의 귀도 페타는 쇼이어의 개념에 일부 기반하여,[11][10] 필박스(pillbox) 형태의 공동을 사용하는 "Cannae Drive"를 제작했다.
2008년부터 몇몇 물리학 연구팀이 쇼이어와 페타의 주장을 검증하기 위해 자체 모델을 제작하여 실험을 진행했다. 중국 시안의 서북공업대학교(NWPU) 연구팀(연구책임자 양 후안)은 4년간 자체 모델을 시험했지만 추력을 재현하지 못했다.[12][13][14] 반면, 2016년 해럴드 G. 화이트가 이끄는 NASA 고급 추진 물리학 연구소(Eagleworks Laboratories) 연구팀은 자체 모델 테스트 결과 미세한 추력이 관찰되었다고 ''추진 및 동력 저널''에 보고했다.[15] 같은 해 말, 중국 우주 과학 기술원(CAST) 통신 위성 부문의 천위에(Yue Chen)는 자신의 팀이 프로토타입을 테스트했으며, 추력 발생 여부를 확인하기 위해 궤도상 테스트를 수행할 계획이라고 밝혔다.[16][17][18][19][20] 그러나 독일 드레스덴 공과대학교의 마틴 타지마르 연구 그룹은 2015년부터 프로토타입 테스트를 시작하여 2021년, 관찰된 추력이 실험 오류로 인한 허위 양성(false positive) 결과라고 결론 내렸으며, EmDrive에 대한 모든 긍정적 주장을 "최소 3자릿수 이상" 반박하는 연구 결과를 CEAS Space Journal에 발표했다.[9][21]
2001년, 쇼이어는 EmDrive 연구를 위해 '새틀라이트 추진 연구소'(Satellite Propulsion Research Ltd, SPR)를 설립했다. 이 회사는 영국 통상산업부로부터 중소기업 연구 기술 우수 지원금(SMART)을 지원받았다.[10][33] 2002년 12월, 그는 850W 공동 마그네트론으로 구동되어 0.02N의 추력을 발생시켰다고 주장하는 시제품을 공개했으나, 이 장치는 마그네트론 과열 문제로 수십 초밖에 작동하지 못했다.[34] 이 실험의 세부 사항은 공개되거나 다른 연구자에 의해 재현된 적이 없다. 2006년 10월, 쇼이어는 추력이 향상된 새로운 수냉식 시제품 테스트를 수행했다고 주장했으며,[35] 2009년 5월까지 우주용 장치를 개발하고 공진 공동을 초전도체로 만들 계획이라고 밝혔으나,[35] 이는 실현되지 않았다.
영국의 과학 잡지 ''뉴 사이언티스트''는 2006년 9월 8일자 표지에 EmDrive를 다루었다.[36] 이 기사는 EmDrive를 실현 가능한 기술처럼 묘사하고 긍정적인 관점을 가진 이들의 주장을 부각했다. 이에 대해 SF 소설 작가 그렉 이건은 잡지의 보도가 "선정적인 경향과 기본적인 지식 부족"으로 신뢰할 수 없으며 "과학에 대한 대중의 이해에 실질적인 위협"이 된다는 공개 서한을 발표했다. 이건은 특히 운동량 보존 법칙과의 충돌 문제를 모호하게 만들기 위해 "무의미한 이중 언어"를 사용했다며 잡지의 "과학적 문맹 수준에 충격을 받았다"고 비판했다. 이 서한은 물리학자 존 바에즈의 지지를 받아 그의 블로그에 게시되었다.[37][38] ''뉴 사이언티스트'' 편집장 제레미 웹은 비판에 대해 "로저 쇼이어의 엔진이 얼마나 논란의 여지가 있는지 충분히 명확하게 밝히지 않은 것은 정당한 비판"이라며, "이 엔진이 자연 법칙에 위배되는 것처럼 보이는 부분을 더 명확하게 밝히고, 여러 물리학자들이 이 장치가 너무 논쟁적이라고 생각하여 언급을 거부했다는 점을 보도했어야 했다"고 인정했다. 그는 "가장 좋은 점은 쇼이어의 아이디어가 테스트 가능하다는 것"이라며 "만약 그가 자신의 기계를 우주로 날리는 데 성공한다면, 그것이 획기적인 장치인지 아니면 단순한 공상인지 곧 알게 될 것"이라고 덧붙였다.[39] ''뉴 사이언티스트''는 또한 EADS 아스트리움(현 에어버스 디펜스 앤 스페이스)의 전 기술 이사의 편지를 게재했는데, 그는 "로저의 연구를 검토하고 이론과 실험 모두 치명적인 결함이 있다고 결론 내렸으며, 회사에 이 장치에 관심이 없고 특허를 추구하거나 어떤 방식으로든 연관되기를 원하지 않는다고 조언했다"고 밝혔다.[40] 물리학자 폴 프리들랜더 역시 편지에서 "설명된 대로 이것이 불가능하다는 것을 즉시 깨달았다"며 "상대론적 운동량 보존은 한 세기 동안 이해되어 왔으며, 쇼이어 장치에서 아무것도 나오지 않으면 질량 중심이 가속되지 않을 것이라고 명시한다"고 지적했다.[41]
2007년, 영국 무역산업부는 SPR에 EmDrive 기술을 미국의 보잉으로 수출할 수 있는 면허를 부여했다.[42] 쇼이어에 따르면, 그는 2008년 12월 보잉의 초청으로 EmDrive에 대해 발표했고, 2009년 보잉이 관심을 표명하자 SPR은 18g의 추력을 내는 장치를 제작하여 보잉에 보냈다고 주장했다. 그러나 보잉은 이 기술에 대한 라이선스를 취득하지 않았고 소통은 중단되었다.[43][44] 2012년, 보잉 관계자는 보잉 팬텀 웍스가 과거 쇼이어의 드라이브를 포함한 특이한 우주 추진 기술을 탐구했지만, 해당 연구는 중단되었다고 확인했다. 그들은 "팬텀 웍스는 쇼이어 씨와 함께 일하지 않고 있으며", 이러한 연구를 더 이상 추진하지 않는다고 밝혔다.[11]
2014년, 쇼이어는 연례 국제 우주 학술 회의에서 '2세대' EmDrive 디자인과 응용 분야에 대한 아이디어를 발표했다. 이를 바탕으로 한 논문이 2015년 ''Acta Astronautica'' 저널에 게재되었다.[45] 1세대 드라이브의 작동 가능한 시제품은 아직 제작되지 않았음에도 불구하고, 그는 초전도 공진 공동 모델과 여러 개의 공동을 결합한 추력기 모델 3가지를 설명했다.
2016년, 쇼이어는 추가 특허를 출원했고,[46][47] 영국의 소규모 항공 우주 회사인 'Gilo Industries Group'과의 합작 투자로 'Universal Propulsion Ltd.'라는 새로운 회사를 설립했다.[44]
Cannae 드라이브(과거 명칭 Q-드라이브)[48]는 EmDrive 아이디어의 또 다른 구현 방식으로, 절두 원뿔 대신 상대적으로 평평한 공진 공동을 사용한다. 2006년 귀도 페타가 설계했으며, 2011년부터 그의 회사인 Cannae LLC를 통해 미국에서 홍보되었다.[48][49][50][51][52] 2016년, 페타는 Cannae 드라이브의 한 버전을 탑재한 큐브위성을 발사하여 6개월 동안 우주에서 작동 방식을 관찰할 계획이라고 발표했지만, 이후 관련 발표는 없었다.[53]
중국 서북공업대학교(NWPU)의 양 연구진은 2008년부터 공진 공동 추진기를 제작하여 수년간 시험했다. 2012년 보고서에서는 추력을 관찰했다고 주장했으나, 2014년에는 이것이 실험 오류였음을 발견하고 두 번째 개선된 시제품에서는 측정 가능한 추력이 발생하지 않았다고 보고했다.[11][74][75]
중국우주과학기술연구원(CAST)의 유에 첸은 2016년에 여러 형태의 무선 주파수(RF) 공진 공동 추진기 설계에 대한 특허를 다수 출원했다. 여기에는 추력 향상을 위해 여러 개의 짧은 공진 공동을 쌓는 방식[54]과 절두체 대신 반원통 모양의 공동을 사용하는 설계[55] 등이 포함되었다. 그해 12월, 첸은 CAST가 어떤 설계를 사용할지는 구체적으로 밝히지 않은 채 공진 공동 추진기에 대한 궤도 실험을 수행할 것이라고 발표했다.[96] 2017년 9월 중국 CCTV와의 인터뷰에서 첸은 내부 격막이 있는 적층형 짧은 공동 설계를 보여주는 특허에 해당하는 평평한 원통형 장치의 일부 테스트 장면을 공개했다.[56][54]
EmDrive는 마이크로파를 원뿔형 거울로 이루어진 밀폐된 용기 안에서 반사시키는 방식으로 작동한다고 주장되었다.[103] 기존의 로켓 엔진이나 이온 엔진이 추진제를 분사하는 반작용으로 가속하는 것과 달리, 추진제 없이 추력을 얻을 수 있다고 여겨졌다.[103] 이것이 가능하다면 태양 전지 등으로 전력을 공급받아 반영구적으로 가속할 수 있어 획기적인 추진 기관이 될 것으로 기대되었다.[103]
그러나 외부와의 상호작용 없이 추력을 얻는다는 주장은 초기부터 운동량 보존의 법칙에 위배된다는 강한 비판에 직면했다.[107] 영구 기관이나 외계 우주선, 반중력 장치와 같은 사이비 과학의 일종이라고 주장하는 과학자들도 많았으며, 영국 정부의 초기 지원도 일찍 중단되었다.[107]
2016년에는 추력 발생 메커니즘에 언루 효과가 관련되었을 수 있다는 가설이 제기되기도 했다.[108][109] 하지만 이 가설은 광자가 질량을 가지며 진공 중 빛의 속도가 변한다고 가정하는 등 주류 과학과는 상당한 거리가 있었다.[108]
여러 연구 기관에서 추력 측정 실험을 시도하여 추력이 관측되었다는 보고가 나오기도 했으나, 최종적으로는 독일 드레스덴 공과대학교의 정밀한 실험을 통해 EmDrive의 추력으로 여겨졌던 힘이 외부 요인(지구 자기장과 전선 상호작용 등)을 잘못 측정한 것이라는 점이 확인되면서 EmDrive 논쟁은 사실상 종결되었다.[106]
3. 이론적 문제점
운동량 보존 법칙은 모든 상호작용에서 알짜 힘(net force)이 발생할 수 없음을 의미하며, 이는 작용과 반작용이 항상 크기가 같고 방향이 반대여야 한다는 뉴턴 제3법칙의 직접적인 결과이다.[81] EmDrive가 실제로 작동한다면, 충분히 높은 속도에 도달했을 때 에너지 보존 법칙마저 위반할 수 있다. 운동량 보존은 자연의 근본적인 대칭성에서 유도되는 중요한 원리이다.[57]
EmDrive의 작동 원리를 설명하려는 몇 가지 이론이 제시되었으나, 모두 심각한 문제점을 안고 있거나 주류 물리학계에서 받아들여지지 않았다.
이러한 이론적 문제점 때문에 과학계에서는 EmDrive에 대해 초기부터 강한 비판이 제기되었다. 2006년 ''뉴 사이언티스트'' 잡지가 EmDrive를 긍정적으로 보도했을 때[36], SF 소설 작가 그렉 이건은 해당 기사가 "선정적"이며 "과학적 문맹 수준"이라고 강하게 비판하며, 운동량 보존과 같은 기본적인 물리 법칙을 무시하거나 모호하게 다루었다고 지적했다.[37][38] ''뉴 사이언티스트'' 편집장 제레미 웹은 비판에 대해 "''뉴 사이언티스트''가 로저 쇼이어의 엔진이 얼마나 논란의 여지가 있는지 충분히 명확하게 밝히지 않은 것은 정당한 비판입니다. 우리는 이 엔진이 자연 법칙에 위배되는 것처럼 보이는 부분을 더 명확하게 밝히고, 여러 물리학자들이 이 장치가 너무 논쟁적이라고 생각하여 언급을 거부했다는 점을 보도했어야 했습니다. ... 가장 좋은 점은 쇼이어의 아이디어가 테스트 가능하다는 것입니다. 만약 그가 자신의 기계를 우주로 날리는 데 성공한다면, 그것이 획기적인 장치인지 아니면 단순한 공상인지 곧 알게 될 것입니다."라고 답했다.[39] ''뉴 사이언티스트''는 또한 EADS 아스트리움의 전 기술 이사의 편지를 게재했는데, 그는 "저는 로저의 연구를 검토하고 이론과 실험 모두 치명적인 결함이 있다고 결론 내렸습니다. 로저에게 회사는 이 장치에 관심이 없으며 특허를 추구하고 싶지 않으며 어떤 방식으로든 이 장치와 연관되기를 원하지 않는다고 조언했습니다."라고 밝혔다.[40] 물리학자 폴 프리들랜더는 편지를 통해 "제가 읽어본 결과, 저를 포함하여 그것을 읽은 수천 명의 다른 물리학자들처럼, 설명된 대로 이것이 불가능하다는 것을 즉시 깨달았습니다. 물리학자들은 문제를 분석하기 위해 특정 기본 원리를 사용하도록 훈련받았으며 이 주장은 그 중 하나를 명백히 무시했습니다. ... 쇼이어 드라이브는 영구 기관과 마찬가지로 불가능합니다. 상대론적 운동량 보존은 한 세기 동안 이해되어 왔으며, 쇼이어 장치에서 아무것도 나오지 않으면 질량 중심이 가속되지 않을 것이라고 명시합니다. ... 물리학자들이 운동량 보존과 같은 원리를 중요하게 생각하는 이유는 이러한 원리가 이러한 종류의 오류에 대한 현실 점검 역할을 하기 때문입니다."라고 비판했다.[41]
결론적으로, EmDrive가 추진제 없이 추력을 발생시킨다는 주장은 확립된 물리 법칙과 정면으로 충돌하며, 이를 설명하려는 대안 이론들 역시 심각한 결함을 가지고 있거나 기존 과학 체계와 맞지 않아 받아들여지기 어렵다. 이러한 이론적 문제점은 이후 실험 결과들을 통해 더욱 뒷받침되었다.[9][21][106]
4. 실험 및 검증
EmDrive의 작동 가능성을 검증하기 위해 여러 국가의 연구 기관에서 추적 실험을 시도했다. 초기 일부 실험에서 미미한 추력이 측정되었다는 보고가 있었으나, 이는 실험 과정의 오류나 외부 요인에 의한 착시 현상으로 밝혀졌다. 이후 더욱 정밀하게 통제된 실험 환경에서는 유의미한 추력이 발생하지 않는 것으로 확인되었다.
4. 1. 해외 연구 사례
물리적인 추진제 없이 전력만으로 추력을 낼 수 있다는 주장 때문에 운동량 보존 법칙을 위반하여 실제로는 작동하지 않을 것으로 여겨졌다.[10] 그러나 여러 독립된 연구팀이 자체 제작한 실험 장비에서 추력이 측정된다고 보고하면서 논란이 되었다. 초기 주장은 실험 통제가 미흡했기 때문으로 밝혀졌고, 이후 실험에서도 측정된 미미한 추력은 오류로 인한 착시 현상으로 간주되었다.[9][21] 최종적으로는 잘 통제된 실험에서 추력이 발생하지 않는 것으로 확인되었다.[9]=== 중국 ===
중국 시안의 서북공업대학교(NWPU) 항공우주공학부 양줜(杨涓) 교수 연구팀은 2008년부터 마이크로파 공진 공동 추진기를 연구했다.[12][73] 2010년, 연구팀은 2,500 W의 입력 전력에서 최대 720 mN의 추력을 측정했다고 발표했다.[75] 그러나 양 교수는 결과가 잠정적이라고 밝혔고,[10] 2014년 후속 실험(2016년 발표)에서는 2010년 결과를 재현하지 못했으며 실험 오류 가능성을 제기했다.[13] 개선된 실험 설정에서는 유의미한 추력을 측정할 수 없었고, 이전 측정값은 노이즈일 수 있다고 결론지었다.[13]
중국우주과학기술연구원(CAST)의 천위에(Yue Chen)는 2016년, 자신의 팀이 프로토타입 테스트를 진행했으며 궤도 테스트를 수행할 계획이라고 밝혔으나[16][17][18][19][20], 이후 구체적인 결과 발표는 없었다.[96][56]
=== 미국 ===
2011년부터 NASA의 고급 추진 물리학 연구소(Eagleworks Laboratories)를 이끌던 해럴드 화이트(Harold White) 팀은 RF 공진 공동 추력기를 연구했다.[76] 2014년, 연구팀은 테이퍼형 RF 공진 공동에서 미세한 추력을 관찰했다고 보고했다.[25] 17 W의 입력 전력에서 순 평균 추력 91.2 μN이 측정되었으나, 실험은 낮은 전력, 적은 데이터, 그리고 열적 공기 흐름을 제거하기 위한 진공 상태에서 수행되지 않았다는 점 때문에 비판을 받았다.[25]
이후 진공 상태에서 40-80 W 전력으로 실험을 진행하여 "1.2±0.1 mN/kW의 추력 대 전력 비율"을 보고하는 논문을 2016년 ''추진 및 동력 저널''에 발표했다.[15][77][78] 이는 동료 심사를 거친 첫 논문이었지만, 여전히 작은 데이터 세트와 실험 장치에 대한 세부 정보 부족으로 비판받았다.[81][82][83] 화이트는 추력 발생 원리로 "양자 진공 가상 플라즈마"와의 상호작용을 제안했으나,[25] 존 바에즈(John Baez), 숀 캐롤(Sean M. Carroll) 등 여러 물리학자들은 진공 요동의 표준적인 설명에서 가상 입자는 플라즈마처럼 작동하지 않으며, 양자 진공은 추진에 사용할 수 없다고 지적하며 비판했다.[38][26][27][28]
=== 독일 ===
독일 드레스덴 공과대학교(TUD) 항공우주공학 연구소의 마르틴 타지마르(Martin Tajmar) 그룹은 2015년부터 EmDrive 프로토타입 테스트를 시작했다.[84] 초기 실험에서는 강한 진공 상태에서 약 20 μN의 미미한 양의 추력과 음의 추력이 관찰되었다. 그러나 장치를 다른 방향으로 돌렸을 때 예상과 다른 방향으로 훨씬 큰 힘(수백 마이크로뉴턴)이 측정되는 등 설명할 수 없는 강력한 노이즈가 발생하여 명확한 결론을 내리지 못했다.[84]
2018년, 연구팀은 개선된 실험 장비를 통해 측정된 추력이 지구 자기장과 제대로 차폐되지 않은 전원 케이블 간의 전자기 상호작용으로 인한 실험 오류임을 밝혀냈다.[30][31][32][85] 추진기에 실제로 들어가는 전력을 10,000배 줄여도 측정되는 힘이 줄어들지 않는 것을 확인하여, 추력이 EmDrive 자체에서 발생하는 것이 아님을 명확히 했다.[86][85]
2021년, 타지마르 그룹은 최종 분석 결과를 발표하며 EmDrive 주장을 완전히 반박했다. 연구팀은 이전 실험들에서 관찰된 겉보기 추력이 외부 힘, 특히 엔진 가열로 인한 열팽창으로 장치가 휘어지면서 발생하는 측정 오류로 모두 설명될 수 있음을 입증했다.[9][87][88][89] 개선된 측정 장치에서는 어떤 방향으로든 추력이 발생하지 않았으며, 이전 실험의 오류 조건을 인위적으로 재현하자 과거 결과가 동일하게 나타남을 확인했다. 또한 NASA Eagleworks의 실험 설정을 재현하여, 그들이 관찰한 겉보기 추력 역시 열 효과로 설명될 수 있으며 정밀한 측정에서는 사라진다는 것을 보였다.[9][102] 타지마르 그룹은 "전력이 EmDrive로 흐르면 엔진이 가열된다. 이로 인해 저울의 고정 요소가 휘어져 저울이 새로운 0점으로 이동한다. 우리는 개선된 구조로 이를 방지할 수 있었다. 우리의 측정은 EmDrive 주장을 최소 3자릿수만큼 반박한다"고 결론지었다.[9]
4. 2. 우주 실험
귀도 페타(Guido Fetta)는 2016년 자신의 회사 Cannae LLC를 통해 Cannae 드라이브(구 Q-드라이브)를 탑재한 큐브위성을 발사하여 6개월 동안 우주에서 작동 방식을 관찰할 계획이라고 발표했으나, 이후 추가적인 발표는 없었다.[53]중국에서는 여러 기관에서 EmDrive 관련 연구 및 실험을 진행했다. 서북공업대학(NWPU) 연구팀은 2010년에 2.5kW의 전력을 사용하여 720mN의 추력을 생성했다고 발표하기도 했으나,[110][105] 2014년에는 이전 실험(2012년 보고) 결과가 오류였음을 발견하고 개선된 시제품에서는 측정 가능한 추력이 발생하지 않았다고 밝혔다.[11][74][75] 중국우주기술연구원(CAST)의 유에 첸(Yue Chen)은 2016년 12월, CAST가 공진 공동 추진기에 대한 궤도 실험을 수행할 것이라고 발표했다.[96] 그는 당시 프로토타입의 추력이 마이크로뉴턴(μN)에서 밀리뉴턴(mN) 수준이며, 결정적인 실험 결과를 얻기 위해서는 추력을 최소 100~1,000mN까지 높여야 한다고 언급했다. 그럼에도 불구하고 그의 목표는 드라이브 기술의 검증을 완료하고 "가능한 한 빨리" 위성 기술 분야에서 사용할 수 있도록 하는 것이라고 말했다.[111][112][113][114][115] 2017년 9월 중국 CCTV와의 인터뷰에서는 관련 특허[54]에 해당하는 평평한 원통형 장치의 일부 테스트 장면을 보여주었으나,[56] 구체적인 실험 결과는 공개되지 않았다.
2023년 11월 11일, 스페이스X의 Transporter 9 라이드셰어 미션의 일환으로 3U 큐브위성인 BARRY-1 위성이 발사되었다. 로그 스페이스 시스템즈(Rogue Space Systems)에서 제작한 이 위성에는 IVO Limited가 개발한 "양자 드라이브"라고 불리는 실험적 추진 시스템이 호스트 페이로드로 탑재되었다.[97] 위성의 테스트 프로그램에는 발사 후 가스 방출과 같은 초기 교란을 고려하여 60일간의 안정화 기간을 가진 뒤, 실험적인 드라이브를 활성화하여 그 효과를 공개 위성 추적 서비스(TLE)를 통해 관찰할 계획이 포함되었다.[97]
그러나 2024년 1월 기준으로, 위성의 초기 작동이 예상보다 오래 걸려 드라이브 활성화 날짜가 정해지지 않았고,[98] 위성의 TLE 데이터를 독립적으로 분석한 결과 궤도 고도가 점진적으로 감소하고 있는 것으로 나타났다.[99] 결국 2024년 2월 9일, 로그 스페이스 시스템즈는 BARRY-1과의 통신 두절로 임무 종료를 발표했다. 로그 측은 임무가 대체로 성공적이었다고 평가했지만, "지속적인 전력 시스템 문제"로 인해 IVO가 제공한 실험용 드라이브는 우주에서 한 번도 테스트되지 못했다.[100]
5. 결론
EmDrive는 물리적인 추진제 없이 전력만으로 추력을 얻을 수 있다는 주장으로 큰 관심을 모았으나, 이는 운동량 보존의 법칙을 위배하는 것으로 초기부터 많은 비판을 받았다.[107] 일부 독립된 연구팀에서 자체 제작한 실험 장치로 추력을 측정했다는 보고가 나오면서 한동안 논란이 지속되었다.[15][16]
그러나 초기에 보고된 큰 추력은 실험 환경이 제대로 통제되지 않은 결과로 밝혀졌다. 이후 진공 환경 등 보다 통제된 조건에서 측정된 미미한 추력 역시 실험 오류일 가능성이 꾸준히 제기되었다. 최종적으로 독일 드레스덴 공과대학교의 마틴 타지마르 그룹은 2018년과 2021년에 발표한 연구를 통해, 관측된 겉보기 추력이 실험 장치의 전력 케이블과 지구 자기장의 상호작용[30][31][32] 및 장치 가열로 인한 저울의 변형 등 열 효과[9]와 같은 외부 요인에 의한 오류임을 명확히 규명했다. 연구팀은 잘 통제된 실험 환경에서는 유의미한 추력이 발생하지 않음을 확인했으며, 이전의 EmDrive 관련 긍정적 보고들을 "최소 3자릿수 이상" 반박한다고 결론지었다.[9][21]
이론적으로도 EmDrive와 같이 외부와의 상호작용 없이 폐쇄계 내에서 추력을 발생시키는 무반작용 추진기 개념은 운동량 보존의 법칙과 뉴턴의 제3법칙을 정면으로 위반한다.[10] 이러한 이유로 물리학계에서는 일반적으로 사이비 과학으로 간주된다.[81][107] EmDrive의 작동 원리를 설명하기 위해 제시된 양자 진공 가상 플라즈마[25]나 언루 효과[108][109] 등의 가설들도 기존 물리 법칙과 상충하거나[38][26][27][28], 설령 그러한 효과가 존재한다 해도 관측된 미미한 추력을 설명하기에는 턱없이 부족하다는 비판을 받았다.[61][66][67]
결론적으로, 여러 차례의 독립적인 실험과 분석을 통해 EmDrive에서 유의미한 추력이 발생한다는 주장은 설득력을 잃었다. 측정된 추력은 대부분 실험 과정에서의 오류, 특히 지구 자기장과의 상호작용이나 열 효과 등 외부 요인에 의한 것으로 밝혀졌다.[9][30][101] 현재 EmDrive는 과학적으로 검증되지 않은 기술로 간주되며, 새로운 물리학적 발견이 없는 한 실용화 가능성은 희박하다.
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