‘달의 먼지’를 ‘나사’, ‘톱니바퀴’로 만드는 마법

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프랑스의 세계적인 에너지 관리, 자동화 전문 기업, 슈나이더 일렉트릭(Schneider electric)의 장 파스칼 트리쿠아(Jean-Pascal Tricoire) 회장은 지난 9월 20~21일간 싱가포르에서 개최된 ‘2018 이노베이션 서밋’에서 다음과 같은 발언을 했습니다.

4차 산업혁명 성패는 에너지 효율과 절감이 가를 것.

 

물론 서밋 간 한국 기업인들의 스마트 공장 도입을 장려하기 위한 발언이었지만, 분명한 것은 4차 산업혁명 시대의 핵심 지표 중 하나는 ‘누가 더 적은 연료로 보다 많은 일을 할 수 있는지’, 즉 ‘누가 에너지 효율이 더 높은가’일 것입니다.

 

 

그렇다면 과거에도 그래왔으며 앞으로도 더 높은 에너지 효율 달성하기 위해 사력을 다하는 산업에는 어떤 것들이 있을까요? 사실 모든 산업에 에너지 절감과 고효율 달성은 중요한 일이지만, 직접적으로 연료를 사용해야 하는 우주항공 산업이나 자동차 산업은 특히 중요할 것입니다.

우주 산업에 있어 에너지 효율은 큰 의미를 갖는데요. 현존 기술로는 제한된 연료만을 싣고 주어진 목표를 달성해야 하며 그에 따라 우주 산업에 있어 에너지 효율은 프로젝트의 성패 유무까지도 결정하기 때문입니다. 지금 해드릴 이야기는 이 에너지 효율과 매우 큰 연관이 있습니다.

 

 

높은 에너지 효율을 달성하기 위한 방법은 많지만 대표적인 방법을 하나 말씀드리자면, 바로 ‘경량화’입니다. 자동차의 경우 10%의 차량 무게 감소 시, 차량의 엔진에 가해지는 중량 부담이 감소하여 6%의 연비가 감소한다고 하죠.

오늘 전해드릴 소식은 3D 프린터를 이용한 경량화로 에너지 절감을 달성하고자 하는 우주 산업의 소식입니다. 사람을 달에 착륙시키는 일 자체도 어렵지만 많은 연구원들을 어렵게 하는 일은 각종 조사 행성 조사에 필요한 장비들을 우주선에 함께 딸려 보내야 한다는 것입니다. 이 도구들의 무게가 증가하면 증가할수록 에너지 효율은 감소할 것이며 이는 곧 해당 프로젝트의 비용적인 측면에 많은 부담을 안겨주게 될 것입니다.

이 문제를 해결하기 위해 유럽우주기구(ESA)와 오스트리아의 세라믹 3D 프린팅 업체 리토즈(Lithoz)가 힘을 합쳤습니다. 이들은 3D 프린터와 달의 먼지, 표토를 소재로 행사를 탐사하는 데 필요한 각종 도구나 그 외 부품들을 출력할 계획을 세웠습니다. 물론 이 실험을 위해 달에 가서 달의 먼지나 표토를 직접 채취해올 수는 없는 노릇이므로 유사한 모조품이 실험에 사용되었습니다.

 

 

위 사진은 그들이 이 연구를 통해 제조해낸 가장 최근의 결과물입니다. 어느 작업에나 빈번하게 사용되는 나사와 톱니바퀴들을 만들어 냈습니다. 이 작업에 사용된 리토즈의 3D 프린팅 기술은 LCM(Lithography-based Ceramic Manufacturing)이며 SLA 프린팅 방식과 유사한 방식입니다. 광경화성 수지에 알루미늄, 지르코늄 산화물 등을 혼합하여 재료로 사용하는 프린팅 방식입니다.

 

유럽우주기구 엔지니어 에드베니트 마카야(Advenit Makaya)

“이번에 공개한 출력물들은 여태껏 달 표토 모조품으로 생산한 것 중 최고의 해상도를 달성한 출력물들입니다. 높은 수준의 인쇄 정밀도를 입증하였고 이 기술을 활용할 수 있는 범위를 넓혔습니다. 달 탐사 중 부서진 부품을 대체하기 위해 새로운 부품이나 도구가 필요할 경우, 인쇄물의 크기와 모양에 대한 정밀도가 매우 중요할 것입니다.”

 

 

앞으로 부품 교체, 도구, 가구, 심지어 건물도 제작할 수 있을 것으로 기대되는 이 기술은 시멘트 대비 매우 가벼운 물질인 광경화성 수지를 사용하기 때문에 로켓 경량화와 에너지 효율 증대에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 보입니다. 하지만 가장 큰 장점은 역시, 달 표면의 재료를 직접 채취해 사용할 수 있기 때문에 필요한 부품을 즉각 만들어낼 수 있다는 점일 것입니다.

보다 자세한 내용은 유럽우주기구의 블로그를 통해 확인하실 수 있습니다.

 

 

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