3D 프린터를 이용해 세라믹 방탄복을 연구 중인 미군

73

세라믹(Ceramic)이라는 소재에 대해 잘 알고 계시나요? 얼마 전 세라믹 전용 3D 프린터도 소개해드린 적이 있는데요. 이 세라믹이라는 소재는 도자기의 주 재료로 유명하여 잘 깨지기만 하는 소재로 생각하실 수 있는데요. 물론 취성이 강한 소재이기 때문에 충격이나 휨에는 약한 소재입니다. 하지만, 세라믹은 진정 ‘강한 것은 쉽게 부러진다’라는 말이 잘 어울리는 소재입니다. 무슨 말이냐 하면, 세라믹의 가장 큰 특징은 딱딱하다는 것입니다.

세라믹은 지구상에서 가장 딱딱하다는 다이아몬드 다음으로 가장 딱딱한 소재입니다. 경도가 스테인리스 강철보다 2배 이상 뛰어나며 열에 매우 강한 내열성이 뛰어난 물질입니다. 그러한 특징 때문에 이 세라믹은 칼날을 만드는 데 사용되기도 합니다. 또 세라믹이 주요하게 사용되는 경우가 있는데요. 바로 방탄복을 구성하는 데 세라믹 패널이 사용됩니다.

미군에서는 위와 같은 특징을 갖고 있는 소재, 세라믹과 3D 프린터를 이용해 차세대 방탄복을 개발하기 위한 연구를 진행 중이라는데요. 영상으로 먼저 만나보시죠.

앞서 말씀드린 것처럼, 세라믹은 강한 경도를 바탕으로 발사체를 분쇄시켜 운동량과 침투성을 감소시킵니다. 다만 그 과정에서 발사체가 세라믹에 충격을 주게 되면 세라믹 패널은 이내 부서지고 마는데요. 역시 앞서 설명드린 세라믹의 강한 만큼 쉽게 부서지는, 취성이라는 특징 때문입니다. 이 취성이라는 특성을 감소시키고 더 견고하도록 하기 위해선 기하학적인 형태를 띠는 것이 효과적이라고 하는데요. 예를 들면, 전복 껍데기와 같은 형태를 했을 때 더 견고하다는 것입니다. 역시 자연은 그 자체로 위대하군요.

미 육군 연구소(United States Army Research Laboratory)는 다시 말해 세라믹을 소재로 전복 껍데기 같은 형태의 신형 방탄복을 제조하기 위해 연구 중인 것입니다.

샌디에이고 캘리포니아 대학의 재료공학 박사학위 후보이자 미국 세라믹 학회(ACerS) 소속인 조슈아 펠즈(Joshua Pelz) 씨는 이 연구를 위해 3D 프린터를 알맞게 개조했습니다. 독특한 재료 탱크와 익스트루더를 설치함으로써 두 개의 재료를 각각 출력할 수도 있으며 두 개를 혼합하여 출력할 수도 있도록 설계했습니다.

3D 프린터로 차세대 안테나를 만들기 위해 시작되었던 이 연구는 소재로 세라믹을 사용하기로 하면서 방향 전환이 이루어졌습니다. 조슈아 씨는 이 연구가 적층 가공과 세라믹 형성 기술(Ceramic Forming Technology)의 결합이며 연구에 성공할 경우 미군의 신형 방탄복에 사용될 뿐 아니라 치아 임플란트나 뼈 임플란트 등의 의료용으로도 활용할 수 있을 것으로 기대했습니다.

참고 3DERS

댓글 남겨주세요.

댓글을 남겨주세요!
성함을 입력해주세요.