(A Goddard engineer won a flight opportunity to show that an advanced thin-film manufacturing technique called atomic layer deposition, or ALD, could apply wavelength-specific reflective coatings on a sample — the first time ALD has been tried in space. Credit: NASA/W. Hrybyk)
앞으로 3D 프린터가 크게 활약할 것으로 기대되는 분야가 바로 우주 개발입니다. 지구에서 모든 물자를 우주로 실어나르는 것은 너무 비용이 많이 들기 때문에 가능한 현지 자원을 이용하거나 적어도 보낼 수 있는 물자 수를 줄이든지 하는 방법이 필요합니다. 우주 정거장이나 우주 기지에 모든 예비 부품을 두는 것보다 3D 프린터로 출력할 수 있는 부품은 3D 프린터로 조달하는 것이 유리한 이유입니다.
3D 프린터의 또 다른 장점은 달이나 화성 기지 처럼 주변에서 자원을 조달할 수 있는 곳에서는 원료를 공급해서 출력이 가능하고 우주 로켓에 탑재가 불가능한 부피가 큰 물체도 출력할 수 있다는 것입니다. 따라서 기대를 모으고 있는 응용 중 하나가 우주 공간에서 대형 망원경을 출력하는 것입니다. 그런데 전통적인 3D 프린터 기술 이외에 다른 방법을 적용하려는 연구도 진행 중입니다.
나사 고다드 우주 비행 센터의 비벡 드위베디 (Vivek Dwivedi, an engineer at NASA's Goddard Space Flight Center)가 이끄는 나사의 연구팀은 우주 공간의 미세 중력 환경에서 적용할 수 있는 원자층 증착 (atomic layer deposition, ALD) 기술을 연구하고 있습니다. ALD는 본래 반도체 제조 과정에서 보호막 등을 씌우는데 활용되는 기술로 매우 얇은 물질을 실리콘 웨이퍼처럼 평평한 물질 위해 증착할 수 있습니다.
나사가 이런 연구를 하는 이유는 간단합니다. 거대 전파 망원경이든 광학 망원경이든 간에 망원경으로 사용하기 위해서는 반사율이 매우 높고 표면이 균일한 물질로 코팅해야 합니다. 우주 공간에서 20m가 넘는 거울을 만든다고 가정할 때 방법은 제임스 웹 우주 망원경처럼 여러 개의 거울을 접어서 우주 공간에서 펼치던가 아니면 여러 개로 조각낸 반사경을 우주에서 조립한 후 표면에 코팅을 하는 방법입니다.
연구팀은 블루 오리진의 뉴 세퍼드 (Blue Origin New Shepard)의 시험 발사에 현재 개발 중인 우주 ALD 시스템을 탑재할 예정입니다. 이 로켓은 3분 정도 무중력에 가까운 미세 중력 상태를 만들 예정으로 축구공만한 ALD 시스템이 2인치 지름의 웨이퍼에 얇은 코팅을 하는 데 충분한 시간이라고 합니다. 이후 ALD에 코팅된 시제품들은 국제 유인 우주 정거장에서 테스트할 예정입니다.
ALD는 60마이크로미터 이하의 얇은 층을 원하는 물체 표면에 만들 수 있지만, 우주 공간에서 장시간 문제 없이 작동할 수 있는 내구성을 지녔는지는 검증이 필요한 부분입니다. 특히 달처럼 고운 먼지인 레골리스가 풍부한 표면에서는 문제가 될 수 있습니다. 만약 의도한 대로 성과가 나온다면 앞으로 초대형 반사 거울을 달이나 우주 공간에서 직접 만들수 있게 될 것입니다. 물론 바로 성과가 나오지는 않겠지만, 우주 거대 망원경의 꿈이 언젠가는 현실이 되기를 기대합니다.
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