포스텍 연구팀, 3D 프린터로 소형 위성 엔진의 길 열어

금속 3D 프린트를 이용한 고정밀 마이크로추력기 제작과 추력 우수성 모식도<포스텍 제공>

포스텍 연구진이 금속 3D 프린팅을 활용해 소형 위성용 마이크로추력기 개발에 성공했다. 이번 성과는 국제 학술지 '버추얼 앤드 피지컬 프로토타이핑(Virtual and Physical Prototyping)'에 게재되며 세계적으로 주목을 받고 있다.

3일 포스텍에 따르면 친환경소재대학원 신소재공학과 김형섭 교수, 기계공학과 김동식·이안나 교수 연구팀이 기존 방식의 한계를 넘는 우주 탐사용 고정밀 마이크로추력기를 개발했다.

소형 위성은 기후 변화 감시, 통신망 확충 등 다양한 역할을 수행한다. 하지만 극한 환경에서 견딜 수 있는 손가락 크기의 추진 장치를 제작하는 것은 큰 과제였다. 기존 MEMS 방식은 정밀성과 내구성에서 한계가 있었던 만큼 새로운 전환이 절실했다.

연구팀은 '레이저 파우더 베드 퓨전(LPBF)' 방식의 금속 3D 프린팅 기술을 도입했다. 이 방법은 금속 가루를 레이저로 녹여 층층이 쌓는 방식으로, 기존 공정으로는 불가능했던 얇고 복잡한 구조를 구현할 수 있다. 실제 제작된 추력기의 벽 두께는 0.5㎜에 불과했으며, 연료 분사구는 머리카락 굵기보다 가는 180㎛ 수준이었다.

성능 검증도 성공적이었다. 700도의 고온 연소 실험에서 구조적 손상 없이 1분간 안정적으로 작동했으며, 추진 효율은 90%에 근접했다. 이는 소형 위성의 운용 신뢰성을 높이는 핵심 성과다. 포스텍 김형섭 교수는 "금속 3D 프린팅으로 소형 추진기를 정밀하게 구현한 최초 사례"라고 의미를 전했다.

이번 연구는 정부와 다수 연구기관의 지원으로 진행됐으며, 학생 주도의 창의적 참여가 돋보였다. 연구진은 앞으로 저비용·고성능 위성 발사 시대를 열어, 정밀 기후 관측과 심우주 탐사에 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대된다.

김기태기자 ktk@yeongnam.com

김기태

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