우주에서 금속 3D프린팅 성공…“부품 현지 조달 가능”

곽노필의 미래창
유럽우주국, 스테인리스강 녹여 S자형 구조물 제조

국제우주정거장에서 처음으로 금속 3D프린팅 기술을 통해 만든 S자형 스테인리스강 막대. 유럽우주국 제공

유럽의 우주항공업체 에어버스가 주도하는 컨소시엄이 우주에서 처음으로 금속 3D프린팅 기술을 시연하는 데 성공했다.

우주 금속 프린팅은 수명이 다한 우주선이나 위성 부품을 현장에서 재활용하기 위한 것이다. 일종의 우주 순환 경제 시스템 구축의 일환이다.

유럽우주국(ESA)은 지난달 30일 국제우주정거장(ISS) 내 유럽우주국의 콜롬버스 실험실 모듈에서 3D 프린팅 기술을 이용해 액화 스테인리스강으로 작은 에스(S)자형 금속 막대를 만드는 데 성공했다고 밝혔다. 유럽우주국은 “우주 제조의 거대한 도약과 같다”고 의미를 부여했다.

우주정거장에서는 미 항공우주국(나사)이 2014년 이후 플라스틱 3D 프린터를 사용하고 있으나 수백도 이상의 고온 가열이 필요한 금속 3D 기술 시연에 성공한 것은 이번이 처음이다.

유럽우주국 기술 책임자인 롭 포스테마는 보도자료를 통해 “첫번째 3D 프린팅 성공을 기반으로 가까운 미래에 전체 부품을 인쇄할 준비를 마쳤다”고 말했다.

금속 3D프린터가 배치된 국제우주정거장의 콜롬버스 모듈과 프린터의 위치. 에어버스 제공

100만배 고출력 레이저 사용…지상에서 원격 제어

무게 180kg의 이 금속 3D프린터는 유럽우주국이 지난 1월30일 시그너스 화물우주선에 실어 국제우주정거장에 보낸 것이다.

우주정거장에서 금속을 녹여 3D 프린팅하려면 1200도까지 높은 온도로 금속을 가열해 액체로 만들 강력한 레이저가 필요하다. 또 우주정거장이라는 제한된 공간에 설치해야 하기 때문에 크기도 대폭 줄여야 한다.

개발팀은 일반 레이저보다 약 100만배 더 강력한 고출력 레이저를 생성하고, 안전을 위해 우주에서 쓸 금속 프린터는 열이 빠져나가지 않도록 완전히 밀폐된 구조를 갖춘 식기세척기 크기의 3D 프린터를 설계했다.

3D 프린팅 공정 자체는 지상에서 원격으로 진행했다. 우주정거장 승무원들은 프린팅 작업을 시작하기 전에 질소 및 배기 밸브를 여는 보조 역할만 했다.

에어버스가 제작해 국제우주정거장으로 보낸 금속 3D프린터. 크기는 80 x 70 x 40cm다. 유럽우주국 제공

필요한 부품을 우주에서 현지 조달

유럽우주국은 다음에는 우주에서 3D 프린팅한 구조물을 지구로 가져와 지상에서 만든 구조물과 비교 평가할 계획이다. 이를 위해 실제 사용하는 부품 4개를 우주 제작 모델로 선정했다.

유럽우주국은 앞으로 기술이 완성돼 우주정거장에 금속 3D 프린터가 탑재되면 우주비행사는 우주에서 필요한 부품을 현장에서 직접 조달할 수 있게 될 것이라고 밝혔다. 이렇게 되면 지금처럼 화물우주선을 통해 부품을 조달하는 것보다 시간과 비용을 크게 절약할 수 있다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr