[고든 정의 TECH+] NASA, 3D 프린터 로켓 부품 출력 테스트 성공

대형 액체 로켓 엔진은 매우 복잡하고 제작이 까다로운 제품 가운데 하나입니다. 고온 고압 환경은 물론 발사 시 생기는 강한 진동을 견뎌야 하기 때문입니다. 전통적으로 이 과정은 여러 금속 부품을 용접하는 방식으로 이뤄졌으며 상당히 많은 시간과 비용이 소모되었습니다. 그런데 아폴로 우주선 시대부터 지금까지 이어져 온 이 방식에 근본적인 변화의 바람이 불어오고 있습니다.

미항공우주국(NASA)은 수년 전부터 금속 3D 프린터 기술이 지닌 가능성에 주목해왔습니다. 복잡하게 생긴 금속 부품을 여러 개 용접해서 붙이는 대신 한 번에 출력할 수 있다면 제작 비용과 시간을 모두 획기적으로 줄일 수 있기 때문입니다. 하지만 금속 3D 프린터 부품이 전통적인 금속 부품처럼 열과 압력, 진동에 잘 견딜 수 있는지가 가장 큰 관건이었습니다.

몇 년간에 걸친 연구 끝에 NASA와 그 협력 기관들은 상당히 신뢰성이 높은 금속 3D 프린터 기술을 개발했습니다. 그리고 마침내 축소 모델이 아니라 풀 스케일의 대형 로켓 부품에 들어갈 3D 프린터 기술을 테스트하는 단계에 이르렀습니다.

2017년 12월 13일 이뤄진 RS-25 로켓의 엔진 연소 테스트에는 금속 3D 프린터로 출력한 포고 어큐뮬레이터(pogo accumulator)가 사용되었습니다. 큰 공처럼 생긴 금속 부품으로 과거에는 100번의 용접이 필요한 부품이었습니다. 금속 3D 프린터를 이용한 결과 비용은 35%, 제작 시간은 80%가 줄어들었다는 것이 NASA의 설명입니다. 이번 연소 테스트에서는 3D 프린터 출력 부품이 로켓 연소 시 발생하는 강한 진동을 충분히 견딜 수 있다는 점이 입증되었습니다.

RS-25 계열 엔진은 과거 우주 왕복선에 사용되었던 것으로 NASA는 이 엔진을 차세대 로켓인 SLS(Space Launch System)에 사용할 예정입니다. 1단 로켓 하나에 4개의 RS-25 엔진이 사용되는데, 일회용 로켓이기 때문에 남은 부품으로는 4번 정도 발사 후에는 남는 엔진이 없습니다. 따라서 NASA는 RS-25 엔진을 추가로 발주할 계획인데, 앞으로 이 로켓 엔진의 생산에 3D 프린터 기술이 적용될 수 있습니다. 3D 프린터 기술이 광범위하게 사용되면 로켓 엔진의 제작 비용과 시간이 획기적으로 절감될 것으로 기대됩니다.

여러 번 사용할 수 있는 재활용 로켓 기술에 이어 3D 프린터 기술이 접목되면 앞으로 로켓 발사 비용이 지금보다 훨씬 저렴해질 수 있을 것으로 보입니다. 그렇게 되면 달을 넘어 화성까지 도달하려는 인류의 희망 역시 더 현실에 가까워질 것으로 기대됩니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com