3D프린터로 우주발사체용 추진제 탱크도 만든다…우주부품 자립 한 발짝 더

금속 3D프린팅 기술로 제작하고 있는 공통격벽 형태의 발사체용 추진제 탱크(좌), 30bar 가스 내압평가 중인 공통격벽 형태의 발사체용 추진제 탱크의 모습(우). /자료=한국생산기술연구원

국내 연구진이 금속 3D 프린팅 기술로 우주 발사체용 추진제 탱크 시제품을 제작하는데 성공했다. 탱크 제작에 필요한 비용과 시간을 아낄 수 있는 기술로 평가된다.

한국생산기술연구원은 24일 3D프린팅제조혁신센터 손 용 박사 연구팀이 금속 3D프린팅 기술로 만든 우주 발사체용 추진제 탱크 시제품(직경 35cm 크기)이 한국항공우주연구원의 성능평가에 합격했다고 밝혔다.

최근 항공우주분야에서는 3D프린팅 기술을 활용해 부품 제작 비용과 시간을 줄이기 위한 연구가 활발하다.

연구진은 금속 분말이나 와이어를 공급한 뒤 레이저를 이용해 금속을 응고시켜 적층하는 직접 에너지 적층(DED) 방식의 금속 3D프린팅 기술을 활용해 추진제 탱크를 만들었다.

연구진은 공간 효율성 확보를 위해 산화제와 연료탱크를 별도로 제작해 '숫자 8' 모양으로 만드는 기존 탱크와 달리 하나의 탱크 벽면 위에 또 다른 탱크를 바로 겹쳐 쌓아 올리는 방식으로 탱크를 개발했다.

연구진은 이를 통해 소형발사체 상단 설계시 공간 효율성을 12% 높이고, 부품무게를 27% 낮추는데 성공했다. 연구진은 3D프린팅 기술을 적용하면 탱크 제작 비용과 시간을 기존의 절반 수준으로 낮출 수 있을 것으로 예상했다.

연구진이 개발한 탱크는 항우연 미래발사체연구단의 30bar(기압)의 내압 성능평가에서 합격점을 받았다. 이는 탱크 제작 기술 수준이 시제품 제작 수준을 넘어 실제 현장에 적용될 수 있는 상용화 단계에 근접했음을 의미한다.

연구진은 현재 직경 35cm 크기의 탱크 크기를 점차 키워 소형, 중형 발사체에 탑재할 수 있도록 연구를 지속할 계획이다.

손 박사는 "해외에서는 이미 다품종 소량생산의 맞춤형 항공우주부품 제작에 3D프린팅 기술이 적극적으로 활용되고 있다"며 "항우연과 지속적 협력을 통해 3D프린팅 기술을 적용한 항공우주 부품 개발과 제조산업의 혁신을 앞당길 것"이라고 말했다.