1. 개요
EmDrive는 전자기추진 엔진의 하나로 2000년 Roger J. Shawyer에 의해서 설계가 제안되었다. 이 장치는 마그네트론을 이용해 마이크로파를 원뿔 모양으로 특별히 설계된 공진 공동에서 발생시킨다. 그리고 이를 이용해 공동이 좁은 쪽에서 넓은 쪽으로 추진력이 발생하게 되는 것이다. 다만 이 장치는 작용 반작용의 법칙을 정면으로 위반하는 행동을 하기 때문에, 대부분의 과학자들은 실제로 작동할 수 있는가에 대해 회의적이다.2018년과 2021년 실험으로 실제 작동하지 않음이 밝혀졌다. 당연히 우주에서는 아무런 쓸모가 없다. 그로 인해 물리법칙을 새로써야한다는 둥 연료 없이 우주를 나갈 수 있게 된다는 둥 인터넷상에서 떠들썩했던 것이 무색하게 단순 해프닝이 되어버렸다.
2. 원리
맥스웰의 전자기 이론에 의하면, 전자기파가 평면에 입사하게 되면 그 평면에 압력을 가하게 되며 이를 복사압이라고 한다. 이 복사압은 표면에 입사하는 전자기파의 속도와 비례한다. 그런데, 도파관 내에서 전자기파가 진행하는 속도는 도파관의 단면적에 따라 달라지게 되고, 따라서 단면적이 다른 양쪽 끝에서 복사압의 세기 역시 달라진다. 그 결과, 양쪽 끝에 가해지는 복사압의 불균형으로 인해 추력이 발생하게 된다...고 제작자는 주장하고 있다. 더 자세한 내용을 보고 싶다면 제작자가 직접 원리를 설명한 글을 보기를 추천한다. #3. 논란
3.1. 이론적 논란
세세한 파트가 어떻게 작동하는지에 상관없이, 이 장치를 블랙박스로 놓고 보면 작용 반작용의 법칙을 정면으로 위반한다. 세부적 원리가 뭐가 되었건 질량체가 어느 한 방향으로 가속(작용)했으면 질량을 가진 또 다른 무언가가 반대방향으로 같은 힘으로 가속(반작용)되어야만 한다. 반작용 없이 허공에서 전기만으로 추력(작용)을 생성해낼 수 있다는 전제 때문에 대부분의 과학자들은 논평할 만한 가치도 없는 일 정도로 평가하는 분위기. 정말 작용 반작용의 법칙이 깨질 수 있는 것이라면, 추력이니 추진기관이니 나발이니 하는 게 문제가 아니라 대칭성이 깨진다는 사실 자체만으로 기존 물리학을 다 뒤집어 엎고 새로 쓸 수 있는 일이 된다. 물리학을 새로 쓸 수 있다는 주장의 거의 절대 다수는 근거 없는 헛소리였기 때문에(제1종 영구기관 - 에너지 보존법칙, 제2종 영구기관 - 열역학 제2법칙) 정말 확실한 증거가 있는 게 아닌 이상 과학자들은 그냥 영구기관의 작용 반작용의 법칙 버전 정도로 보는 분위기. 물론 제작자 쪽에서도 이것을 알기 때문에, 군속도니 내부의 또 다른 계니 주장하며 이게 작용 반작용의 법칙을 깨는 게 아니라고 주장하지만, 대부분의 과학자들은 그게 말이 되냐면서 관심을 껐다.3.2. 실험적 논란
이 장치에 대해 중국의 한 대학과 미국 NASA의 한 연구팀에서 각각 실험을 한 결과, 미약하지만 추력이 관찰된다는 결론을 얻었다고 주장하였다. 보고서내용 요약기사(영문)물론 여기에 대해서도 실험의 오류나 실수 가능성에 대해 많은 논란이 있다. 대부분의 과학자들은 중국 연구팀과 NASA 연구팀에서 측정된 추력의 세기가 크게 다르고, 실험이 진공과 같은 제대로 된 환경에서 치러지지 않았으며, 실험의 실시 횟수 또한 의미있는 결론을 내기에 적다고 주장한다. 또한 실험 결과 공개라는 게 제한된 결과만 공개한 것이고, 피어리뷰를 받기는커녕 실험노트도 제대로 공개를 안 한 수준.
3.2.1. 진행상황
2013년 8월에 약 8일간 NASA의 해당 연구팀은 테스트를 수행하여 요약 보고서를 발표하였고, 그 뒤로도 실험을 계속하여 1년 만인 2014년 8월에 요약 1쪽, 전체 21쪽의 보고서를 내놓았다. 분량과 실험 내용을 생각하면 매우 긴 시간이 걸린 셈이다. # 현재도 계속해서 실험을 진행 중이다.그것도 실험용으로 만든 가장 간단한 형태였는데, 유럽 우주 항공국의 SMART-1 이온 엔진(70 밀리뉴턴)에 비해 120%의 추진 효율(88마이크로뉴턴)을 보였다. 당연히 대기권 내에서의 비행은 꿈도 못 꾼다. 다만 우주는 저항이 없어서 지구력이 좋은 게 짱이다.[1] 기존의 추진체보다 더욱 빠른 속도를 내며, 화성은 편도 39일 정도면 갈 수 있다. 추진제를 적재할 필요가 없으므로 무게를 비약적으로 감축시킬 수 있기 때문. 에너지만 충분하고 엔진의 연속적인 구동만 보장되면 빛의 70% 수준 상대속도까지 가속할 수 있으리라 보인다.
외행성 탐사까지 이야기하지 않고 지구궤도상에서만 보더라도, 인공위성이 장기간 지구궤도를 돌다 보면 위성궤도를 바꾸어야 할 때가 있다. 특히 저궤도에서는 여러 가지 이유로 시간이 흐름에 따라 고도가 슬금슬금 낮아지기 때문에 원래 자리로 돌아가기 위해 가끔 추진력을 사용해야 하고, 추진할 연료가 다 떨어지면 지구로 추락해 타버리게 되는데 EmDrive가 있으면 가지고 간 화학연료를 쓰는 게 아니라 그냥 태양전지로 발전해 저장한 전기만 써서 움직일 수 있으니 수명이 대폭 늘어나게 된다
2015년 4월 연구팀은 진공상태에서도 추진력이 발생한다고 발표했다. #
2015년 11월 연구팀은 추가 실험 결과를 발표했다. # 진공은 기본이고 로렌츠 물리력이나 추력의 열확산 등 외부의 모든 영향 가능성들을 배제하고 실험을 했지만 여전히 추력이 발생하고 있다고 한다. 나사의 실험이 끝나면 다른 연구소들도 독자 검증에 들어갈 것으로 보인다. 이 기사에 따르면 뉴턴법칙의 2번째인 '가속도의 법칙'을 위배한다는 논란 중이라고 한다.
2016년 9월 피어 리뷰된 저널에 실렸다. 링크 IF 1 막 넘은 저널이라 딱히 엄청난 건 아니고, 실험적으로 이런 추력을 측정했다는 정도, 그리고 동료들의 평가를 받을 수 있을 정도로 실험 세팅 등을 공개하고 리뷰받았다 의미 정도로 보면 된다. 대기압 상태에서 진공 뽑고, 강한 전자기력 걸린 시스템에 마이크로뉴턴 단위의 추력을 잰다는 것이 매우 어려운 일이기 때문에, 실험 방법론만으로 한동안 논의가 이어질 것으로 보이니, 저널에 논문 하나 실린 것이 과학적 증명을 한 것이 아니라는 것을 염두에 두고 관망하도록 하자. 애초에 논문 하나 실린 걸로 과학적 증명이 끝난 거면 상온핵융합이니 빛보다 빠른 입자니 모두 증명되었다고 봐야 한다(...). 사실 이제서야 제대로 된 과학 시스템 내에서 과학적인 방법으로 논의가 이루어지기 시작했다고 보는 것이 맞다.
2016년 이 엔진이 한쪽으로 빠져나가는 광자의 이동때문에 추력이 발생된다는 가설이 나왔다. 간단히 정리하면 금속통 내부에 확산되는 마이크로파가 반대 위상의 상쇄간섭에 의해 전자기성을 잃을 때 해당 광자쌍이 그냥 소멸하지 않고 금속통을 탈출하는데, 이때 금속통의 비등방성에 의해 넓은 쪽으로 더 많은 광자쌍이 유출되며 추력이 생길지도 모른다는 추측이다. 이는 광자에 대한 기존의 지배적 이론과 상충하며 증명도, 반증도 사실상 불가능함을 저자도 인정하면서 색다른 가능성을 제기하는 수준에 그치고 있다.
2016년 우주에서 Emdrive와 Cannae drive를 실제로 실험한다고 한다. 아직 구체적인 계획은 잡히지 않은 것으로 보이나, 우주에서 실험하여 유의미한 추력이 나온다면, 원리야 어떻든 일단 엄청난 발전이 될 것이다.
2016년 12월 미국항공우주학회(AIAA) Journal of Propulsion and Power에 피어리뷰된 논문이 게재될 예정이다 *.
2018년 5월 첫 정밀 측정 결과가 나왔다. # 극미한 추력이 검출되기는 했으나 추진기의 방향을 돌렸을 때 추력방향이 추진기의 방향과 제대로 일치하지 않는 측정 결과가 나오고 있으며, 실험 장비가 제대로 절연되지 않은 상태에서 지구 자기장의 간섭으로 인한 효과를 추력으로 잘못 보았을 가능성이 높다고 보고 있다.
2021년 독일 드레스덴 대학에서의 실험에서도 추력이 발생하지 않았다. #
4. 학계와 일반인들의 반응
4.1. 학계의 반응
조용하다. 그다지 논평 할 만한 가치가 없다고 보는 분위기이며, 반응하는 과학자들은 이런 사기가 과학계에 판치지 못하게 하기 위하여 제대로 검증해야 한다는 주장을 하며, 조용한 과학자들은 이 트롤에게 먹이를 주지 맙시다 하는 분위기.나사에서 이것을 연구하고 있는 제작자는 한 번도 피어리뷰되는 저널에 결과를 공개하여 평가를 받은 적이 없다. 논의라고 해 봐야 인터넷 게시판에 정리된 글 정도가 전부이며, 실험 결과도 전부 공개한 것이 아니라서 평가할 만한 뭣도 없지 않냐? 하는 분위기. 심지어 나사조차도 공식적으로 이런 걸 연구하는 분이 있긴 한데 아직까지 실질적인 결과는 없다는 걸 밝혔다고 하니, 나사에서 이런 게 실재한다고 실험적으로 증명했대!! 라는 주장에 낚이지 않길 바란다. 이 장비에 대한 모든 발표는 나사의 공식 의견이 아닌 나사의 한 과학자에 의해, 학계에서는 인정해주지 않는 비공식적인 채널을 통해 이루어졌으며, 학계에서는 이러한 비공식적인 채널을 통한 주장과 언론플레이하는 모습이 그냥 전형적인 유사과학 아닌가 하는 시선을 보내고 있다. 일단 2016년 11월에 상술 되었다시피 피어리뷰 된 논문이 나왔다. 다만 여전히 별 관심은 없는 분위기. 아직 제대로 인정받으려면 밟아야 할 절차가 많이 남아 있고...
4.2. 일반인들의 반응
크게 두 부류로 나뉘어지는데, "EmDrive라는 신기한 게 나왔다!"라는 글도 있고 EmDrive를 반박하는 내용의 글이 있다. 전자의 경우 네이버에 EmDrive를 검색하면 보이는 블로그 글이 대부분이며 후자의 경우로는 #1 #2 등이 있다.제작하는 것이 의외로 간단하기 때문에, 집에서 직접 만들어 보는 사람도 있는 듯 하다. 댓글에 제작자의 자세한 설명도 있다. 다만 애초에 본인이 지식, 시간과 돈이 없다고 할 만큼 정확하다고 보기는 어려운 실험이기 때문에 곧이곧대로 믿진 말 것. 애초에 아무것도 없는 허공이란 전제부터 성립이 안 됐기 때문에 힘이 나온 원인을 찾아보면 끝이 없다.
결국 누구나 차고에서 만들수 있을 정도로 구조는 정말 간단하지만 발생시키는 추력이 너무 미미하기에 실제로 정말 작동하는지 검증하려면 역시중력도 대기도 없는 우주에서 오랜시간 날려보는 수 밖에는 없을 것이다.
EmDrive로 워프 버블이 생긴다고 한다는 이야기가 돌았었다. # 하지만 이건 영국의 악명높은 슈퍼 찌라시 데일리 메일에 낚인 결과로, 실제로 워프 버블과는 관련이 없다. #
5. 대중매체
2017년에 방영한 미국 SF드라마 셀베이션(Salvation)에서 주 이야기 소재로 소개되고 있다.
[1]
고체나 액체 연료 기반 추진장치는 최대 출력은 매우 높지만 그 출력을 오래 뽑아낼 수 없다.
이온 엔진이 오랫동안 가속하는 것과 비교한다면 한심하기 짝이 없을 정도로 뽑아낼 수 있는 전체적인 힘이 적다. 거기에 연료의 부피와 무게도 이온엔진에 쓰이는 것에 비해 훨씬 크다. 그리고 이온 엔진보다 더 좋을 수 있다는 것이 바로 EM 드라이브라는 것이다.