우주선이 뼈처럼 가벼워질까

2014.02.24 16:34

독일 연구자들이 고성능 3D 프린터를 이용해 사람 뼈처럼 가볍고 강한 소재를 개발했다. 독일 카를스루에 공대 젠스 바우어 박사팀은 3D 레이저 프린터를 이용해 나무나 뼈처럼 공기주머니가 배열돼 있는 세라믹 고분자 복합체를 만드는 데 성공했다고 밝혔다.


나무와 뼈는 물에 뜰 정도로 밀도가 낮고 가벼우면서도 웬만한 금속 못지않게 강도가 높다. 비결은 조직 사이사이에 비어있는 공간 덕분이다. 이를 흉내 내 ‘알루미늄 거품’처럼 금속 사이에 공기 방울을 넣는 연구도 있었지만, 고체 금속 정도의 강도를 만들지는 못했다. 이유는 빈 공간을 일정하게 배열하지 못했기 때문이다. 나무나 뼈의 조직 안에는 공기 주머니가 십자 모양(十)으로 교차되며 규칙적으로 배열돼 있는데, 이런 정교한 구조를 흉내 내려면 재료를 미세하게 깎아낼 수 있는 기술이 필요하다.


바우어 박사는 레이저에 반응하면 굳는 성질을 지닌 고분자를 3D 프린터로 출력한 다음, 레이저를 쪼여 물보다 가벼운 복합체를 완성했다.


1㎛보다 작은 입체 구조를 만들 수 있는 3D 인쇄기술과 미세 범위에 빛을 쬘 수 있게 해주는 레이저 기술이 개발된 덕분에 ‘꿈의 소재’가 탄생한 것이다. 바우어 박사는 이 소재가 “항공기나 우주선 등 첨단산업 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 ‘국립과학원회보(PNAS)’ 2월 11일자에 실렸다.

 

바우어 박사팀은 공기주머니가 규칙적으로 배열된 고분자 복합체를 고성능 3D프린터를 이용해 만들었다. - 카를스루에 공대 제공
바우어 박사팀은 공기주머니가 규칙적으로 배열된 고분자 복합체를 고성능 3D프린터를 이용해 만들었다. - 카를스루에 공대 제공

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