미국 로켓제작업체 릴래티비티 스페이스(Relativity Space)가 2023년 3월, 세계 최초로 기체의 약 85%를 3D 프린터로 만든 로켓을 발사했습니다. 자세한 내용 한국기술과 함께 알아보시겠습니다.

안녕하세요, 주식회사 한국기술입니다. 태풍 카눈이 지나간 후 밤에는 날씨가 제법 선선해진 것이 느껴집니다. 하지만 연일 계속되는 폭염에 몸도 마음도 지치는 요즘인데요, 그런 의미에서 더위를 날려버릴 재밌는 소식을 시원하게 준비해 보았습니다.

제목과 섬네일 사진에서 유추가 되지만 다시 한번 언급하자면 이번 업계 소식 주제는 3D 프린터로 만든 로켓입니다. 언제나 그렇듯 한국기술에서 직접 제작한 이미지와 잡지식을 바탕으로 재밌게 내용을 작성해 보았으니 끝까지 함께 하셔서 유용한 정보 얻어가시면 좋겠습니다.

여러분은 우주에 대해 얼만큼 알고 계신가요? 우주는 행성, 별, 은하계 등 모든 물질과 에너지를 포함한 시공간을 뜻하는 단어입니다. 작게는 세포부터 동식물, 사람, 산, 바다, 태양, 운하까지 전부 우주의 한 부분입니다. 말로 표현할 수조차 없이 넓은 우주는 태초의 빅뱅 이후 지금도 꾸준히 팽창하고 있습니다.

천문대에 방문한 적이 있으시다면 망원경으로 본 우주의 모습을 기억하실 겁니다. 까만 바탕에 반짝반짝 빛나는 별들과 그 별들이 모여 이루는 별자리가 너무나도 아름답죠. 앞서 말씀드린 대로 우주는 매우 넓습니다. 지구도 우주의 관점에서 보면 작디 작은 하나의 점에 불과합니다. 안타깝지만 현재 지구에서 관측 가능한 우주는 고작 930억 광년 정도라고 합니다.

하지만 이는 또 어떻게 보면 방대한 지식이 숨겨져 있다는 말과 같습니다. 늘 새로운 지식을 강구하고 배움에 목말라 있는 우리에게 더할 나위 없는 연구 대상이죠. 실제로 우주에도 생명체가 존재하는지, 인류가 살 수 있는 환경을 가진 행성이 있는지에 대한 연구가 전세계 과학자들 사이에서 꾸준히 진행되고 있습니다.

인간은 본래 호기심이 왕성한 동물입니다. 기록을 살펴보면 우주에 대한 연구는 고대 그리스와 인도 철학자로부터 시작되었습니다. 당시는 지구를 중심에 두는 지구 중심적 관점이 주를 이루었지만 시간이 지나며 지구 역시 방대한 우주의 한 부분임을 깨닫습니다. 현재 전문가들은 끝없이 넓은 우주에 지구 같은 행성이 없을 리가 없고 다른 생명체 역시 없는 게 더 이상하다고 말합니다.

곰곰히 생각해 보면 처음 우주에 대한 연구를 시작했을 때는 분명 호기심과 새로운 지식에 대한 갈망이 주된 동기가 되었을 것입니다. 무수한 세월이 흐른 현재... 인류는 왜 우주에 대한 연구를 이어나가는 걸까요? 다양한 의견이 분분하지만 전부 취합하여 분석한 결과 크게 공익과 사익 두 분류로 나눌 수 있었습니다.

공익 목적을 먼저 보시겠습니다. 다들 아시다시피 지구의 자원은 한정적입니다. 현재 에너지의 주된 근원이 되는 것은 석유와 석탄인데 이 둘은 한정적이라 계속 쓰다 보면 결국 바닥을 드러내게 되어있습니다. 나아가 지구온난화도 하나의 이유가 됩니다. 이번 여름만 하더라도 심각한 엘니뇨가 발생하여 기상이변이 속출했습니다. 집중되는 폭우와 계속되는 폭염에 큰 불편과 피해를 겪어야 했고요. 그 대피책으로 새로운 서식지를 찾는 노력이 이어지고 있습니다.

물론 새로운 물질, 자원을 찾기 위한 연구도 진행 중입니다. 마블 영화를 보면 비브라늄이라는 물체가 나옵니다. 마블 세계관에만 존재하는 가상의 물질인데요, 설정상 이 물질은 세상 그 어떤 강철보다도 단단한 강도를 가지고 에너지를 흡수하는 특성이 있습니다. 영화에서 비브라늄이 발견된 와칸다 국가는 과학과 군사력이 엄청나게 발전된 모습을 보여주었습니다. 현 시대에 대입해서 보면 새로운 물질을 찾고자 하는 노력이 왜 이루어지는지 바로 이해가 되시죠?

만약 정말로 새로운 물질이 응축된 행성 혹은 운석을 발견한다면 그 소유권은 온전히 발견한 국가에게 돌아갈 것입니다. 이 소유권을 바탕으로 그 국가는 엄청난 발전을 이루어낼 것이고 외교적 우위에 서는 것은 시간 문제입니다. 역사를 되짚어 봐도 쉽게 설명이 됩니다. 식민지 시대에 대해 알고 계신가요? 당시 유럽 국가들은 더 많은 식민지를 개척하기 위해 혈안이 올라 있었습니다. 식민지에서 발생하는 경제적인 이익이 엄청났기 때문이죠. 네, 이게 바로 사적인 목적입니다.

추가로 우주 여행 루트를 창출해 낸다면 이 역시 큰 이익을 불러오겠죠? 우리는 최근 테슬라 CEO 일론 머스크가 일부 상류층 부자들을 상대로 우주 여행을 추진한다는 소식을 접했습니다. 일론 머스크의 우주 사업체 스페이스X가 우주 여행을 시작한 것은 작년 9월입니다. 일론 머스크는 우주에 3일 동안 머무르며 지구 궤도를 약 15바퀴 돌았다고 하는데요, 먼 훗날 미래에는 정말 영화에 나오는 것처럼 다른 운하로 여행을 갈 수 있을까요? 현재는 4인 기준 한화 약 3,000억 원이 든다고 하는데... 우주 여행 시장의 가능성도 참 무궁무진한 것 같습니다.

옛말에 이런 말이 있습니다. 백문이 불여일견, 백견이 불여일행이라고요. 쉽게 풀어 말하면 백번 듣는 것보다 단 한번이라도 두 눈으로 직접 보는 것이 낫고, 한번 몸소 체험하는 것이 백번 보는 것보다 낫다는 겁니다. 로켓을 개발하려는 이유 역시 여기에 있습니다. 아무리 천문대 망원경을 통해 관측한다고 한들 직접 보고 체험하는 것에 못 미칠 테니까요.

우리나라 또한 우주 시장 개척에 박차를 가하고 있습니다. 얼마 전 일이었죠, 대한민국이 누리호 3차 발사에 성공했습니다. 전 국민이 지켜본 가운데 누리호는 당돌하게 발사대를 떠나 목표 궤도에 진입했습니다. 누리호는 순수 100% 우리 기술로 만들어진 로켓이라 의미가 더 컸습니다. 그 전에 나로호가 있었지만 러시아의 기술력을 빌렸기에 순수 100%라고 할 수는 없었죠. 누리호의 성공을 바탕으로 대한민국은 자력으로 우주발사체와 인공위성을 제작하고 발사할 수 있는 '스페이스 클럽'에 당당히 이름을 올렸습니다.

앞서 말씀드린 내용처럼 로켓은 우주 연구의 핵심입니다. 하지만 로켓을 만드는 데 드는 시간과 비용이 어마어마해서 쉽게 도전하지 못하는 국가들이 많습니다. 그 이유는 로켓에 사용되는 부품 때문인데요, 이 부품들은 매우 한정적인 적용 범위를 가지고 있어서 다른 분야에서 사용되기 어렵다고 합니다.

말인 즉슨 소량 제작에 들어가야 한다는 것인데 그렇게 되면 단가가 높아지겠죠? 당연한 이치입니다. 괜히 규모경제라는 개념이 있는 게 아니니까요~ 대량 구매를 하면 단가를 낮춰서 팔아주는 시스템을 떠올려도 좋겠습니다. 아무튼 정부 기관과 로켓 제작 기업들은 단가를 낮추기 위해 다양한 솔루션을 모색해 보았지만 단연 쉽지 않았습니다. 이 때 3D 프린팅 기술이 등장합니다. 로켓과 3D 프린터라... 쉽게 상상이 안 가시죠?

때는 바야흐로 2023년 3월이었습니다. 아직 바람이 찬 시기에 세계 최초로 3D 프린터로 제작된 로켓이 미국에서 발사되었습니다. 해당 로켓 기체의 약 85%는 3D 프린터로 제작되었는데요, 비록 처음에 목표했던 궤도에 진입하는 데는 실패했지만, 전문가들은 이번 프로젝트가 향후 항공우주 업계에 큰 변화를 가져다 줄 것이라고 분석했습니다.

로켓 제작에 3D 프린터를 활용하는 기업 중 가장 유명한 곳은 릴래티비티 스페이스입니다. 미국 스타트업 회사인 릴래티비티 스페이스는 타의 추종을 불허하는 엄청난 기술력을 보유하고 있습니다. 최근 한화 약 7,000억 원을 투자받기도 한 릴래티비티 스페이스는 테슬라 자회사 스페이스X의 뒤를 이을 우주 산업의 강자로 평가받기도 합니다. 릴래티비티 스페이스는 자체 개발한 대형 금속 3D 프린터를 활용하여 로켓을 만드는 것으로도 유명합니다.

로켓 제작에 3D 프린팅을 활용하면 어떤 점이 유리할까요? 역시 단가와 시간입니다. 주조, 금형을 활용하던 기존 제작 방식은 소량 제작에 명백한 단점이 있었습니다. 단가가 너무 높았고 부품 하나하나를 마치 레고처럼 조립해야 한다는 제한도 있었죠. 예를 들어 로켓의 일부분인 엔진만 하더라도 수천 개의 부품이 모여서 만들어집니다. 어릴 때 레고 조립해 보았거나 퍼즐을 맞춰보셨다면 얼마나 많은 시간과 노력이 필요한지 아실 겁니다.

릴래티비티 스페이스는 3D 프린터를 통해 이를 극복했습니다. 로켓에 들어가는 부품 수를 약 100분의 1 수준으로 줄이는 데 성공한 건데요, 부품 수가 줄어든 만큼 제작 소요 기간도 60일 이내로 단축시켰습니다. 특히 엔진 부품은 단 3개의 부품으로만 구성되어 있는데 기존 엔진과 동일한 역할을 수행할 수 있다고 합니다. 지금까지 연소시험만 300번 이상 거치며 성능을 증명했습니다.

어떠셨나요? 3D 프린터로 제작하는 로켓... 비록 목표했던 궤도 진입에 실패하며 해결해야 하는 문제점이 아직 남았다는 걸 알았지만, 그만큼 많은 것들을 증명했습니다. 총 부품 수를 줄여서 제작 소요 시간을 단축시킬 수 있고 다품종 소량제작이라는 강점으로 복잡한 형상의 부품도 쉽게, 저렴하게 출력할 수 있죠.

한국기술은 산업용 3D 프린터 전문 기업으로서 다양한 3D 프린터를 공급하고 있습니다. 금속 3D 프린터 역시 그 중 하나인데요, 높은 정밀도와 해상도로 복잡한 형상도 출력할 수 있는 3D Systems의 DMP 시리즈부터 빠르고 저렴하게, 쉽게 이동 설치하며 금속 부품을 제작하는 SPEE3D의 장비까지 보유하고 있으니 언제든 문의해 주세요~