최근 금속 3D 프린팅에 대한 연구가 진행되면서 주목을 받는 응용 분야가 있습니다. 바로 로켓 엔진이죠. 이미 나사에서는 상당 부분 연구를 진행시켜 풀 스케일 모델을 테스트를 준비 중에 있습니다. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2015/04/First-full-scale-3D-printed-Rocket.html 참조) 그런데 ESA 역시 에어버스와 함께 연구를 진행 중이라고 합니다.
ESA와 Airbus Defence and Space는 서로 협력하에 로켓 엔진의 주요 부품을 3D 프린터로 출력하는 연구를 진행 중에 있습니다. 이들이 사용하는 방식은 다른 금속 3D 프린터와 동일합니다. 즉 조금씩 금속 합금을 레이저로 녹인 다음 이를 적층하는 방식입니다.
이들이 연구 중인 3D 프린팅 부품은 10N 출력의 하이드랄라진 트러스터(10 N hydrazine thruster) 입니다. 좀 더 구체적으로 말하면 연소실과 노즐인데, 고온 고압에서 견딜 수 있는 합금 소재인 백금-로듐 합금(platinum–rhodium alloy) 소재를 레이저 적층 공법(additive manufacturing)로 만든 것입니다.
이 로켓 부품은 1 시간 이상 618회의 연소 테스트를 견뎌냈으며, 이 테스트 중에는 32분간의 단일 연소 테스트도 있었다고 합니다. 이 연소 테스트에서는 최대 1253°C의 고온을 견디는 데 성공했습니다. 이 정도라면 실제 로켓 엔진으로 사용하기에도 부족함이 없는 수준입니다.
연소 테스트 영상 보기 :
(3D-printed combustion chamber and nozzle made from a platinum-rhodium alloy (Credit: Airbus Defence and Space)
에어버스 측은 이와 같은 출력의 로켓 엔진을 한 해 150개에서 200개 정도 제작한다고 합니다. 레이저 적층 기술로 값비싼 백금 합금을 출력하면 기존의 공정에 비해서 버려지는 양을 크게 줄일 수 있다고 합니다. 백금 1g 당 가격이 꽤 비싸기 때문에 이는 상당한 비용 절감으로 이어진다고 하네요. 물론 제조 시간이 단축되는 것은 물론 3D 프린터 출력이기 때문에 다양한 형태의 엔진 부품을 출력할 수 있다는 것이 큰 장점입니다.
현재 에어버스는 이를 실제 제품 생산에 사용하는 것은 물론 백금 - 이리듐(platinum–iridium) 같은 새로운 합금 소재를 적용하기 위한 연구를 같이 진행 중에 있습니다.
예전에는 3D 프린터로 제품을 출력하는 일이 먼 미래의 일처럼 느껴졌지만, 여러 기업과 연구소들의 노력으로 이제 점차 현실에 가까워지고 있습니다. 우리가 인식하지 못하는 순간에도 3D 프린터는 산업 여러 분야에서 혁신을 일으키고 있는 것 같습니다.
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