진공 우주에서 첫 3D 프린팅 구조물…태양전지판 전개까지 수행
11/13/26개방된 우주 공간에서 구조물을 직접 3D 프린팅하고 그 구조물로 위성의 태양전지판을 펼치는 실험이 처음 성공했다. 폴란드 기업 오비털 매터가 리플리케이터 2 위성에 탑재한 프린터는 약 30분 동안 속이 빈 막대 형태의 붐을 제작했다. 완성품은 길이 32.5cm, 지름 3.8cm였다.
프린터는 접혀 있던 태양전지판 아래에 설치됐다. 빛을 받으면 굳는 액체 광경화성 수지를 회전판 위에 나선형으로 쌓아 올리자 붐이 바깥으로 자라면서 전지판을 밀어 펼쳤다. 별도의 모터나 복잡한 전개 장치가 맡던 기능을 제조 과정 자체가 수행한 셈이다.
기존 우주 3D 프린팅은 국제우주정거장 내부처럼 압력과 온도가 통제된 장소나 보호된 장비 안에서 이뤄졌다. 이번 실험은 진공과 미세중력, 햇빛과 그늘을 오가며 나타나는 급격한 온도 변화에 그대로 노출됐다. 수지 속 기체가 빠져나오는 아웃가싱도 인쇄 품질을 떨어뜨릴 수 있지만 제작된 구조물은 비교적 균일한 형태를 유지했다.
광경화 방식은 금속이나 열가소성 수지를 녹이는 공정보다 에너지 소비가 낮다는 장점이 있다. 발사 때의 진동과 하중을 견딜 필요가 없는 대형 안테나나 망원경 구조물을 궤도에서 만들면 재료와 발사 공간도 절약할 수 있다. 작은 위성이 임무에 맞춰 부품을 현장에서 만드는 개념에도 활용 가능성이 있다.
아직 해결할 문제는 많다. 연구진은 우주에서 만든 구조물이 방사선과 열 순환을 견디며 얼마나 오래 강도를 유지하는지 확인해야 한다. 센티미터 규모를 미터 이상으로 키울 때 정밀도와 재료 공급을 유지하는 기술도 필요하다. 이번 성과는 완성된 우주공장을 뜻하기보다 개방 환경 제조가 실제 기계 기능까지 수행할 수 있음을 보인 첫 실증에 가깝다.
프린터는 접혀 있던 태양전지판 아래에 설치됐다. 빛을 받으면 굳는 액체 광경화성 수지를 회전판 위에 나선형으로 쌓아 올리자 붐이 바깥으로 자라면서 전지판을 밀어 펼쳤다. 별도의 모터나 복잡한 전개 장치가 맡던 기능을 제조 과정 자체가 수행한 셈이다.
기존 우주 3D 프린팅은 국제우주정거장 내부처럼 압력과 온도가 통제된 장소나 보호된 장비 안에서 이뤄졌다. 이번 실험은 진공과 미세중력, 햇빛과 그늘을 오가며 나타나는 급격한 온도 변화에 그대로 노출됐다. 수지 속 기체가 빠져나오는 아웃가싱도 인쇄 품질을 떨어뜨릴 수 있지만 제작된 구조물은 비교적 균일한 형태를 유지했다.
광경화 방식은 금속이나 열가소성 수지를 녹이는 공정보다 에너지 소비가 낮다는 장점이 있다. 발사 때의 진동과 하중을 견딜 필요가 없는 대형 안테나나 망원경 구조물을 궤도에서 만들면 재료와 발사 공간도 절약할 수 있다. 작은 위성이 임무에 맞춰 부품을 현장에서 만드는 개념에도 활용 가능성이 있다.
아직 해결할 문제는 많다. 연구진은 우주에서 만든 구조물이 방사선과 열 순환을 견디며 얼마나 오래 강도를 유지하는지 확인해야 한다. 센티미터 규모를 미터 이상으로 키울 때 정밀도와 재료 공급을 유지하는 기술도 필요하다. 이번 성과는 완성된 우주공장을 뜻하기보다 개방 환경 제조가 실제 기계 기능까지 수행할 수 있음을 보인 첫 실증에 가깝다.
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