재료연구소에서 개발된 소재의 초고온 내삭마 거동 실험 장면./재료연구소/

재료연구소(KIMS, 소장 이정환) 분말/세라믹연구본부 이세훈 박사 연구팀은 재사용이 가능한 우주비행기용 1700℃급 및 1000℃급 내열 세라믹 타일 소재를 국내 최초로 개발하는 데 성공했다고 12일 밝혔다.

‘고온용 세라믹 타일’의 경우 미국 우주왕복선에 적용된 RCC(Reinforced-Carbon Carbon) 소재보다 우수한 내열 특성을 나타냈고, ‘경량 세라믹 타일’은 국내 전문 소재 업체와의 협업을 통해 100% 국산화를 달성하는 데 성공했다.

한국항공우주연구원(KARI)의 한국형 우주비행기 개발 사업에 참여 중인 KIMS 이세훈 박사 연구팀은 사업책임자인 KARI 최기혁 박사 연구팀과 함께 탄화규소(SiC)보다 열적 안정성이 우수한 탄화 지르코늄(ZrC)과 붕화 지르코늄(ZrB2)을 적용해 사용온도를 1700℃까지 증가시켰다. 개발된 소재는 전북대의 고온 플라즈마 풍동(Plasma Wind Tunnel)을 이용해 1700℃에서 소재의 열적 안정성을 증명했다.

KIMS는 국내 소재 전문업체 및 한국세라믹기술원(KICET) 김형준 박사와의 협력 연구를 통해 경량 내열 세라믹 타일의 밀도를 0.2g/㎤ 이하로 억제하면서 1000℃에서 우수한 열적 안정성과 단열 특성을 얻어내는 데 성공했다.

기존 우주용 내열 소재인 RCC는 내열 온도가 1500℃인 한계가 있었고, 경량 타일의 경우 국내 도입이 어려웠지만 본 기술을 통해 내열 온도를 1700℃로 개선하고 경량 타일의 국산화를 이뤘다는 측면에서 그 의미가 크다. 특히 경량 단열 타일의 경우 국내 소재 전문 업체와 전문연구소와의 협업으로 우주 소재의 국산화를 달성한 데 큰 의의가 있다.

연구책임자인 재료연구소 이세훈 박사는 “이 기술이 상용화되면 우주·항공 및 군사 분야에서 핵심적인 역할을 수행하고 있는 고온 및 초고온용 내열·단열 소재의 국산화와 함께 우주·항공 및 방산 산업의 국제 경쟁력을 높이고 수출에 기여할 수 있을 것”이라고 전망했다.

김진호 기자