무인기 기체 경량화 핵심기술 ‘탄소섬유 기반 항공복합소재’ 독자개발 성공

ADD, 강철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운
국산탄소섬유를 첨단 항공복합소재로 ‘탈바꿈’
무인항공기 성능 향상에 필요한 핵심 소재

한국항공우주산업(KAI)이 개발 중인 차세대 군단급 무인기 ‘UAV-II’. KAI 제공

국방과학연구소(ADD)는 강철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 특성의 국산 탄소섬유를 첨단 항공복합소재로 탈바꿈시키는 핵심기술을 독자 개발했다고 26일 밝혔다.

탄소섬유 기반 항공복합소재는 기체를 경량화시킴으로써 무인항공기(UAV)의 성능을 향상시키는데 반드시 필요한 핵심소재다. 하지만, 일부 해외 선진국만이 기술을 보유하고 있어 국내 무인기의 기체구조는 해외에 전적으로 의존해 왔다.

실이나 천 형태의 탄소섬유가 카본 자전거 프레임과 같은 첨단 복합소재로 탈바꿈하기 위해서는 중간 재료가 필요하다. ADD는 국산 탄소섬유를 기반으로 중간 재료인 프리프레그를 제조하고, 이를 바탕으로 고내열·고인성 특성의 복합소재를 개발했다. 프리프레그는 강화섬유에 에폭시 등의 수지를 함침시킨 시트 형태의 중간재 제품을 말한다.

ADD는 지난 2020년 6월 해당 기술 개발에 착수했다. 2년 11개월간의 노력 끝에 이달 기술 개발에 성공했다. 항공기는 장기간 계속되는 압력과 진동에 노출되기 때문에 피로로 인한 손상에 강한 소재를 사용하는 것이 중요하다.

이에 ADD는 개발한 복합소재의 특성을 평가해 무인기 부품 기본 설계에 필요한 소재의 물성을 확보했다. 복합소재의 인성이 높게 발현되는 작용원리를 연구해 향후 양산단계에서 소재의 물성을 향상시키고 안정화시킬 수 있는 기술적 토대를 마련했다.

ADD 관계자는 "이번 국산 탄소섬유 기반 항공복합소재 기술 개발은 해외에 의존하던 소재를 국산화하는 기회를 마련한 것에 의의가 있다"고 평가했다. 이어 "향후 국방 분야에서 국내 무인기 성능 및 운용개념 발전에 크게 기여할 수 있다"며 "관련 소재·기술의 민수 기술이전을 통해 우주·항공 산업에도 긍정적 영향을 줄 것"이라고 말했다.

정충신 선임기자