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국내 첫 3D프린팅으로 로켓 추진제 탱크 제작 성공…1t급 소형발사체 사용 가능

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국내 첫 3D프린팅으로 로켓 추진제 탱크 제작 성공…1t급 소형발사체 사용 가능

2021.06.24 13:05
한국생산기술연구원, 350mm급 추진제 탱크 개발 성공
한국생산기술연구원 제공
금속 3D프린팅 기술로 제작 중인 공통격벽 형태의 발사체용 추진제 탱크. 한국생산기술연구원 제공

국내 연구진이 소형발사체에 바로 쓸 수 있는 350mm급 추진제 탱크를 3D프린팅 기술로 제작하는 데 성공했다. 3D프린팅을 이용해 발사체 부품을 시제품 형태로 제작한 건 이번이 처음이다. 한국생산기술연구원은 손용 3D프린팅제조혁신센터장 연구팀이 금속 3D프린팅 기술을 이용해 우주 발사체용 추진제 탱크의 시제품을 개발했다고 24일 밝혔다. 


기존 발사체의 추진제 탱크는 산화제와 연료 탱크를 각각 제작해 숫자 ‘8’의 형태로 이어붙인 형태여서 부피가 크고 공간 효율성이 떨어졌다. 연구팀은 3D프린팅의 장점을 활용해 탱크 벽면 위에 또 다른 탱크를 바로 쌓아 올리는 기법을 고안해 공간 효율성은 12% 높이고, 부품 무게는 27% 줄였다. 


손 센터장은 “3D프린팅은 도자기처럼 한층 한층 빚어서 올릴 수 있어 유선형 제품을 제작할 때 유리하다”며 “선박의 맨 앞부분, 발사체 맨 꼭대기의 노즈, 소형 잠수함 등의 제작에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 


연구팀은 추진제 탱크를 제작한 뒤 지상 시험까지 마쳤다. 30기압에서 내압 성능평가를 통과했고, CT(컴퓨터단층촬영) 등을 통해 물성 평가도 수십 차례 진행했다. 손 센터장은 “기존 방식으로는 부품을 생산하기 위해 준비 기간만 6개월가량 걸린다”며 “3D프린팅으로는 2주에 하나씩 찍어낼 수 있어 제작 기간과 비용을 대폭 줄일 수 있다”고 말했다. 

 

한국생산기술연구원 제공
한국생산기술연구원이 금속 3D프린팅 기술로 개발한 발사체용 추진제 탱크를 30기압(bar)에서 내압평가를 진행하고 있다. 한국생산기술연구원 제공

해외에서는 이미 3D프린팅 기술로 우주 발사체를 제작해 쏘아 올리고 있다. 미국 우주 스타트업인 로켓랩은 17m 길이의 중형발사체 일렉트론의 엔진을 3D프린팅으로 제작해 시험 발사에 수차례 성공했다. 랠러티비티 스페이스는 동체 100%를 3D프린팅 기술로 만들고 여기에 더해 이를 재사용할 수 있게 개발 중이다. 


국내에서는 길이 2m의 3t급 메탄 엔진을 이용한 소형발사체가 연구 단계에 있다. 이번에 생기연이 개발한 추진제 탱크는 길이 1m의 1t급 소형발사체에는 바로 사용할 수 있다. 한국항공우주연구원은 소형발사체의 엔진 연소기를 3D프린팅 기술로 제작하는 연구를 진행 중이다. 


손 센터장은 “지름을 500mm, 1000mm 등으로 늘리면 향후 3D프린팅으로 제작한 부품을 나로호나 누리호 같은 중형 발사체에도 쓸 수 있을 것”이라고 말했다.  

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