3D 프린터로 우주 로켓 만들 수 있을까요?[궁즉답]

[이데일리 강민구 기자] 이데일리는 독자들이 궁금해하는 정치·경제·사회·문화 등 여러 분야의 질문을 담당 기자들이 상세하게 답변드리는 ‘궁금하세요? 즉시 답해드립니다(궁즉답)’ 코너를 연재합니다. <편집자 주>

Q. 3D 프린터로 만든 우주 로켓이 세계 최초로 오는 9일(한국시간) 미국에서 발사될 예정이라고 하는데요. 3D 프린터로 어떻게 로켓을 만들었을까요. 3D 프린터로 자동차, 기차 등도 만들 수 있는지 궁금합니다.

릴래티비티 스페이스라는 미국의 한 우주 기업이 3D 프린터로 만든 우주 로켓 ‘테란1’을 오는 9일 새벽 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군기지에서 발사할 예정입니다.

이번에 발사하는 로켓은 길이 33m,, 폭 2.3m의 2단형 로켓입니다. 액체산소, 액화천연가스 엔진을 연료로 사용하는 엔진 9기(1단), 엔진 1기(2단)을 장착해 지구 저궤도(500km)에 1250kg의 탑재체를 올릴 수 있습니다.

릴래티비티 스페이스의 ‘테란1’ 로켓.(사진=릴래티비티 스페이스)

이번 발사가 주목받는 이유는 3D 프린팅을 이용해 로켓을 만들어 앞으로 로켓 제작 비용을 줄일 가능성을 보여주기 때문입니다. 일론 머스크가 설립한 스페이스X가 팰컨9로켓으로 로켓을 재사용해서 회사 경쟁력을 높인 것처럼 3D 프린팅으로 엔진을 비롯해 주요 부품을 찍어낸다면 다른 경쟁사와의 가격 경쟁에서 유리한 고지를 점할 수 있습니다.

실제 이번 로켓은 전자장비를 뺀 나머지 부분을 3D프린터로 만든 게 특징입니다. 회사 발표에 따르면 연료 탱크부터 엔진까지 로켓의 85%를 3D 프린팅 기술로 만들었고, 앞으로 95% 달성을 목표로 하고 있습니다. 엔진 연소실부터 점화기, 터보 펌프, 반응 제어 추진기, 가압 시스템 등의 부품 숫자를 줄여 임무도 더 빨리 수행할 수 있습니다.

우주에서는 지구 안에서와 달리 고열, 고압 등 극한의 환경을 견뎌야 하는데 부품 신뢰성도 점차 검증되고 있습니다. 업계에서는 액체산소 영하 183도, 액체질소 영하 194도의 극한의 환경을 견디도록 우주 부품 신뢰성을 확보하고 있습니다. 이번 테란 1 로켓에 들어가는 엔진은 2000번 이상 시험을 통해 내구성을 검증했습니다.

이러한 3D 프린팅 기술은 국내외에서 어떻게 활용되고 있을까요? 미국항공우주국(NASA)은 OSAM(On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing) 시스템을 통해 우주 부품 조달도 추진하고 있습니다. 우리나라에서도 민간 소형 발사체 기업을 중심으로 로켓에 기술을 적용하려고 시도하고 있습니다. 한국항공우주연구원에서도 지난해 구리소재를 3D 프린터로 찍어내 메탄 엔진 연소기에 적용하는 시험을 하기도 했습니다.

앞으로 국산 로켓 누리호 개량형 모델이나 차세대 로켓에 필요한 부품도 3D 프린터로 조달하게 될 수도 있습니다. 응용 범위도 커져 3D 프린팅 기술이 로켓뿐만 아니라 자동차, 기차 등 다양한 운송수단에도 영역을 넓혀가고 있습니다.

임병직 항우연 책임연구원은 “발사체 분야에서 3D프린팅 기술은 미래 생존을 위한 핵심 기술”이라며 “발사체 분야에서는 3D 프린팅을 이용해 소재를 쌓아가는 적층전략으로 엔진 부품 등을 만들고 있으며, 3D 프린팅 없이 로켓 시장에서 살아남기 어렵다고 본다”고 설명했습니다.

임 책임연구원은 “일반적으로 발사체 업계에서 3D 프린팅 공정을 이용한다면 기존 대비 절반 이하로 비용을 줄일 수 있다고 알려져 있다”며 “금속에 대한 특수소재 개발, 최적화 소재, 부품 대형화에 대한 관심이 이어지면서 항공우주분야에서 영향력도 점차 커지고 있다”고 덧붙였습니다.