미래부 우주기술개발사업 선정…3년간 29억 원 지원

정부가 2020년 달 탐사와 2030년 화성 탐사 계획을 추진하기 위해 우주 개발 프로젝트를 진행하고 있다. 그러나 발사체가 우주로 나가거나 지구 궤도로 재진입 하는 데 반드시 필요한 고온 극한 환경에 적용할 수 있는 복합재료에 대한 개발은 아직 더디다.

선진국들 역시 이 기술을 각국 전략산업으로 규정해 해외기술 도입마저도 불가능한 상황에서 이에 대한 원천기술 확보가 국내 우주 개발에 핵심으로 대두되고 있다.

이에 전북대학교(총장 이남호)가 초고온에서 견딜 수 있는 원천기술 개발 프로젝트를 수행한다. 미래창조과학부가 추진하는 우주 핵심기술개발사업에 선정돼 3년 간 29억 원의 지원을 받아 우주 발사체가 2,500℃ 이상의 극한의 열에 견디고, 깎이지 않도록 해주는 탄소복합재 초고온 세라믹 코팅기술을 개발하는 것이다.

현재까지 우주항공용 고온 내열 재료는 탄소 복합재가 주로 사용되고 있지만 낮은 산화 저항 특성으로 인한 질량손실 발생으로 단 시간만 사용이 가능한 기술적 한계를 지니고 있다.

이를 극복하기 위해서는 탄소복합재 초고온 세라믹스 코팅 기술 개발이 필요한데, 전북대는 기존 이종 물질 간 결합이나 생산성이 낮은 화학기상증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition)이 아닌 진공 플라즈마 용사코팅을 이용한 직접 코팅 방법을 개발하기 위한 연구를 진행한다고 밝혔다.

구체적으로 탄소복합재의 예열조건, 플라즈마 조건 및 거리, 경로, 후열처리 등의 조건 연구를 통해 코팅층과 모재의 박리방지, 균일도 90%의 코팅성능 목표를 달성할 계획이다.

이를 통해 3종 이상의 초고온세라믹의 코팅 원천기술과 2종 이상의 초고온세라믹 다단코팅 기술 등을 확보하고, 100μm이상의 코팅층에 대한 0.4MW 아크가열풍동을 이용한 고열부하 평가를 통해 물성 변이 연구 및 극한환경용 최적 물성(두께, 기공도 등) 데이터베이스도 구축한다.

이와 같은 연구는 전북대가 자랑하는 세계적인 연구소인 고온플라즈마 응용연구센터가 우수한 연구력을 기반으로 수행하게 돼 대학과 지역의 위상도 크게 높일 수 있을 것으로 기대되고 있다.

고온플라즈마 응용연구센터는 국내에서 공식적으로 유일하게 초음속 내열삭마 평가 시험을 수행했고, 국내 최고의 진단 및 측정 장비를 보유하고 있는 등 우주항공 기술개발 분야에 독보적인 연구 기반을 자랑한다.

최성만 고온플라즈마응용연구센터장은 “이번 연구를 통해 우수 선진국에 의존하거나 기술이전이 어려운 핵심기술을 개발해 우주기술 자립화의 기틀을 마련할 수 있을 것”이라며 “우주기술 자립화뿐 아니라 가스터빈과 자동차, 산업기계 분야 등에도 널리 활용이 가능하고, 국내외 우주개발 국가의 초음속 비행체 개발 분야 초고온 세라믹 시장진입 기술 확보에도 청신호가 기대된다”고 말했다.