[영상] 3D 프린팅의 무한 확장…30미터짜리 '로켓'까지 만든다 - 한겨레

일부 아닌 1단 추진체 전체를 적층 제조
미 신생기업, 내년 초 첫 시험발사 예정
제작기간 단축하고 부품 수 줄이는 효과

로켓 제작용 3D 프린팅 로봇팔. 렐러티비티 스페이스 제공

민간기업이 우주개발 전면에 등장한 ‘뉴스페이스 시대’의 최대 화두 가운데 하나는 우주 발사 비용을 줄이는 것이다. 그 맨 앞자리에 재사용 기술이 있고, 그 뒤를 3D 프린팅 기술이 따라가고 있다. 우주 로켓 제작에 3D 프린팅 기술을 사용하면 부품 수와 제작 기간을 대폭 줄일 수 있어 비용 절감 효과가 크다. 재사용 기술에선 이미 미국의 스페이스엑스가 안정적인 기술력을 확보했다. 이 회사 로켓 중 무려 10번이나 우주 임무를 수행한 것이 2개나 된다. 2014년 3D 프린팅으로 제작한 엔진 산화제 밸브를 쓴 로켓을 처음으로 우주로 쏘아 올린 이후, 3D 프린팅 기술 적용 범위도 확대해가고 있다. 이번에 미국의 한 우주 신생기업이 아예 로켓 전체를 3D 프린팅으로 제작해 쏘아 올리는 야심찬 계획에 도전하고 있다.

3D 프린팅으로 제작한 렐러티비티의 추진제 탱크. 렐러티비티 스페이스 제공

렐러티비티 스페이스의 3D 프린팅 로켓 ‘테란 1호’ 발사 상상도. 렐러티비티 스페이스 제공

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140억원에 1.2톤 위성을 지구 저궤도로 ‘렐러티비티 스페이스’(Relativity Space)라는 이름의 이 우주기업은 1단 추진체를 모두 3D프린팅으로 제작한 로켓 ‘테란 1호’를 내년 초 시험발사할 계획이라고 발표했다. 이를 위해 미 플로리다주 케이프커내버럴우주군기지 내 케네디우주센터 16번 발사대를 임대했다. 렐러티비티는 추진제 탱크에 대한 방수 및 극저온, 비행 압력 시험을 마친 뒤 최근 테란 1호를 시험대에 세우는 기립 작업까지 마쳤다. 이 회사 대변인은 애초 올해 말 발사할 예정이었으나 코로나19로 인해 일정이 지연됐다고 밝혔다. 높이 30미터의 테란 1호 로켓은 2단으로 구성돼 있으며 1.2톤 이상의 탑재물을 지구 저궤도에 올려 놓을 수 있다. 첫번째 발사 때는 탑재물을 싣지 않지만 2022년 6월 두번째 발사 때는 초소형 위성들을 지구 저궤도에 올려보낼 계획이다. 이 회사는 이미 미 국방부, 항공우주국(나사), 이리듐통신 등과 9회의 발사 계약을 맺었다고 밝혔다. 1회 발사비용은 1200만달러(140억원)다. 

일론 머스크가 공개한 스페이스엑스의 3D 프린팅 로켓 부품. 일론 머스크 트위터

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60일 내 100분의 1 적은 부품으로 로켓 완성 목표 2015년 스페이스엑스와 블루오리진 출신 엔지니어들이 설립한 이 회사의 목표는 3D 프린팅으로 로켓 제작 공정을 단순화해, 60일 안에 경쟁업체보다 100분의 1 적은 부품으로 로켓을 완성하는 능력을 확보하는 것이다. 렐러티비티에 따르면 현재 이 회사의 3D 프린팅 플랫폼은 최대 지름 3미터, 높이 7미터의 금속 부품을 만들어낼 수 있다. 로봇 팔을 이용해 단 며칠 안에 이런 거대한 부품을 프린트할 수 있다고 한다. 이 회사는 2024년을 목표로 성능을 스페이스엑스의 주력 로켓인 팰컨9급으로 높인 또 다른 3D프린팅 로켓 ‘테란 R’도 개발하고 있다. 개발 기대감이 높아지면서 지난 여름 6억5000만달러(7200억원)의 투자금도 유치했다. 이로써 총 투자금은 13억달러(1조5천억원)가 됐다.

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로켓랩, 3D 프린팅 엔진 로켓 21번 발사 현재 로켓을 제작해 발사하고 있는 업체 가운데 3D 프린팅 기술을 가장 활발하게 이용하고 있는 업체는 소형 위성 전용 발사체 전문업체인 로켓랩이다. 로켓랩은 자체 개발한 일렉트론 로켓의 1단과 2단에 쓰는 러더포드 엔진의 거의 모든 부분을 3D 프린팅으로 제작하고 있다. 가스가 아닌 전기모터로 구동되는 이 엔진의 밸브, 분사장치, 펌프 등은 전자빔 용융법(EBM)을 이용해 제작된다. 이 방법은 금속가루에 전자빔을 쏘아 녹인 뒤 굳혀가면서 물품의 모양을 만들어가는 방식이다. 일렉트론은 높이 20미터에 지름 1미터의 소형 로켓으로 지구 저궤도에 300kg의 물체를 올려놓을 수 있다. 제작기간이 몇주에 불과하고 발사 비용이 490만달러(57억원)로 저렴한 것이 장점이다. 로켓랩은 2017년 이후 지금까지 일렉트론 로켓을 21번 발사해 105개의 위성을 궤도에 올렸다. 일렉트론 로켓의 3단부와 이 회사가 새로 개발한 소형 우주선 포톤에 탑재되는 퀴리 엔진도 3D 프린팅 기술로 제작된다. 제프 베이조스 아마존 창업자가 이끄는 우주기업 블루오리진도 뉴셰퍼드 로켓과 우주선에 400개 이상의 3D 프린팅 부품을 사용하고 있다고 밝힌 바 있다. 블루오리진에 따르면 전통 주조 방식을 사용할 경우 1년 걸리던 부품 제작 기간이 3D 프린팅 덕분에 3개월로 줄었다고 한다. 블루오리진은 스페이스엑스와 최종 입찰 경쟁에서 탈락한 달 착륙선 시스템의 엔진도 3D 기술을 사용해 제작할 계획이었다. 미 항공우주국은 향후 3D 프린팅 기술을 우주정거장 수리에 활용할 계획이다. 우주정거장 부품이 고장나거나 망가졌을 경우, 이 기술을 이용하면 현지에서 즉시 문제를 해결할 수 있다는 판단에서다. 이밖에 호주의 스피드쓰리디(SPEED3D), 유럽의 판게아(PANGEA) 에어로스페이스 등도 잇따라 3D프린팅 로켓 엔진 개발에 나서는 등 뉴스페이스를 맞은 세계 우주산업계에 3D 프린팅이 새로운 물결을 형성해가고 있다. 곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr

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