IT·과학

[고든 정의 TECH+] 섭씨 500도에서도 작동하는 내열 전자회로

입력 : 2017.02.17 09:29 ㅣ 수정 : 2017.02.17 09:29

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▲ 고온고압 환경 내구성 테스트 전의 내열 회로(윗쬭 사진)와 테스트 후의 모습. (사진=NASA)



금성에 탐사선을 보내기 전 과학자들은 금성의 환경이 지구와 유사하리라 추측했습니다. 지구와 크기도 비슷하고 대기도 갖추고 있었기 때문이죠.

하지만 실제 탐사선을 보내 확인한 금성의 환경은 '불지옥'이라는 표현이 어울리는 것이었습니다. 표면 온도는 섭씨 500도에 육박했고 기압도 지구 표면의 100배에 가까웠으며 대기는 대부분 이산화탄소였습니다. 금성은 이산화탄소의 온실효과가 폭주한 불의 행성이었습니다.



그런 이유로 1975년 구소련의 베네라 9호가 금성 표면의 사진을 최초로 전송한 후 몇 대의 착륙선만이 금성 표면을 향했을 뿐입니다. 표면 온도가 너무 높다 보니 아무리 밀폐된 착륙선이라도 몇 시간 후에는 온도가 너무 올라 전자 장비가 더는 작동할 수 없었기 때문입니다.

이후 금성 탐사는 화성과 달리 비너스 익스프레스처럼 금성 궤도를 도는 탐사선이 담당했습니다. 화성처럼 몇 년씩 로버가 표면 지형을 연구하는 일은 금성 탐사에서는 불가능했습니다.

하지만 나사의 과학자들은 금성 표면에 로버나 풍선에 매달아 지형을 관측하는 로봇 탐사선을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 여기서 핵심은 금성의 고온 고압 환경에서 견딜 수 있는 전자 장비입니다. 전자 계통이 가장 열에 취약하기 때문입니다.

미항공우주국(NASA) 글렌 연구소의 과학자들은 실리콘 카바이드 집적회로(silicon carbide integrated circuit)를 이용해 고온 고압 환경에서도 장시간 작동이 가능한 전자 기기를 개발했습니다. 글렌 연구소의 GEER(Glen Extreme Environments Rig) 장치에서 금성 표면의 온도와 압력과 비슷한 환경에 노출 시킨 후 내구성을 테스트한 결과, 이 집적회로는 무려 521시간을 버틸 수 있을 뿐 아니라 테스트가 끝난 후에도 어느 정도 본래 모습을 유지했습니다. (사진)

이는 기존에 개발된 내열 회로 대비 100배나 오랜 시간을 견딘 것입니다.

NASA의 다른 연구팀은 스털링 엔진을 사용해서 금성 표면의 환경에서도 작동이 가능한 원자력 동력 장치를 선보인 바 있습니다.

플루토늄 -238의 방사성 붕괴를 사용해서 온도를 섭씨 1200도까지 올리면 금성 표면에서도 주변보다 온도가 훨씬 높으므로 온도 차이에 의해 엔진을 작동시킬 수 있습니다. 이번에 개발된 내열 집적회로와 더불어 금성 표면을 달릴 로버의 기술적 기반이 갖춰진 셈입니다.

물론 이 내열 회로는 나사의 다른 발명품처럼 여러 분야에 응용될 가능성이 있습니다. 예를 들어 소방관 대신 화재 현장으로 들어가는 화재 진압 로봇이나 고온 작업 환경에서 인간 대신 작업하는 산업용 로봇이 가능해질 것입니다. 앞으로 가능성은 무궁무진할 것으로 기대됩니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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