플라스틱 고속 프로토타이핑 환경 및 실험실에서 한때는 최신 기술이었던 3D 프린팅은 이제 로켓 제조라는 매력적인 기술의 필수 도구가 되었습니다. 현재 엔지니어와 제조사는 금속 3D 프린팅 기술을 사용하여 3D 프린트 로켓을 만들고 있으며, 덕분에 우주 탐험의 실현 가능성이 그 어느 때보다도 커졌습니다.
3D 로켓을 프린트해야 하는 방법과 이유
3D 프린팅은 대부분의 제조 기술에서는 제공하지 못하는 맞춤형 형상을 경제적으로 제조하는 능력 덕분에 인기를 얻고 있습니다. 항공우주산업에서는 새로운 부품이 자주 필요하기 때문에 3D 프린팅이 대단히 유용합니다. 전형적인 플라스틱 3D 프린팅처럼 로켓 개발에서의 금속 3D 프린팅도 아이디어를 바탕으로 프로토타입을 제작하는 시간을 대폭 줄입니다.
3D 프린트 로켓 시스템
3D 프린트 로켓 시스템을 이용하면 반복 제조 및 테스트 속도가 훨씬 빨라져 자본 및 시간적 측면 모두에서 상당한 우위를 점할 수 있습니다. 기존의 로켓 제조는 최신 장비와 복잡한 공구 설정을 요구하기 때문에 디자인을 수정하기가 극히 어렵고 비용도 많이 듭니다. 하지만 3D 프린팅을 이용하면 경직된 제조 기술과 관련된 필수 공구 및 설정을 대폭 개선할 수 있습니다. 3D 프린팅을 도입한 로켓 산업은 경제적이고 효율적인 솔루션을 발견하고 있습니다.
3D 프린팅의 장점
로켓 산업에서 3D 프린팅이 제공하는 또 다른 강력한 장점은 부품 수 감소입니다. 예를 들어 로켓 용적의 대부분은 연료가 차지하며, 따라서 연료를 누수 염려가 없는 격리된 챔버에 안전하게 보관해야 합니다. 전통적인 제조 기법은 수많은 잠금장치, 개스킷과 O-링을 동원해야 다양한 연료를 효과적으로 격리하여 로켓이 안전하고 올바르게 작동하게 할 수 있습니다.
기존 로켓은 부품이 100,000개까지 동원되기도 하지만 3D 프린트 로켓은 부품 수를 1,000여 개로 줄일 수 있습니다. 3D 프린팅은 로켓 연료 탱크와 엔진의 부품 수를 대폭 줄이며, 고도로 최적화된 구조, 노동력 및 연료 감소 효과와 최적화된 성능을 제공합니다. 이러한 유연성을 디자인 영역에서 활용하면 중량과 연료 흐름 및 열관리를 최적화할 수 있으며, 최적화는 곧 효율성 개선을 의미합니다. 그리고 로켓 효율성 개선은 로켓 동력 및 이동 거리 향상과 같은 뜻입니다.
3D 프린트 로켓을 선도하는 3대 회사
SpaceX: 역사상 가장 강력한 로켓을 제조하고 최초의 재활용 가능 로켓을 안전하게 지구에 귀환하게 한 SpaceX도 제조 공정 전역에서 3D 프린팅을 사용합니다. 무엇보다도 SpaceX는 사람과 화물을 모두 수송하는 Dragon 우주선에서 사용하는 SuperDraco 엔진 제작을 위해 금속 3D 프린팅을 도입했습니다.
Relativity: 이 회사는 세계에서 가장 유명한 3D 프린팅 전문 로켓 제조사에 속하며, 제조 공정 대부분에서 3D 프린팅을 사용합니다. Relativity는 다양한 특허 기술 중에서도 특히 DED(Directed Energy Deposition) 및 직접금속레이저소결(Direct Metal Laser Sintering)을 사용하여 3D 프린트 로켓을 만듭니다. 이 회사의 가장 주목할 만한 성취는 제조 공정으로, 특허받은 데이터 기반 머신 러닝 알고리즘을 통해 특허받은 3D 프린터 시스템인 'Stargate'의 제어 루프를 최적화합니다. 이 시스템은 세계에서 가장 큰 금속 3D 프린터이기도 합니다.
Ursa Major: Ball Aerospace, ULA, NASA 및 Lockheed Martin과 협업하는 콜로라도에 소재한 스타트업으로, 마이크로 및 나노 위성 발사 시장의 상업화에 주력하는 회사입니다. 이러한 로켓은 '작지만 강력하다'는 의미를 재정의하는데, 5,000파운드 이상을 힘을 생산하지만 크기는 배낭 수준에 불과하기 때문입니다. Ursa Major는 3D 프린팅 기술을 이용하여 여러 회사를 위한 작지만 강력한 통신 위성을 추진할 수 있는 고도로 최적화된 로켓 엔진을 제조합니다. Ursa Major의 목표는 소형 위성을 대량으로 배치하는 실질적인 조직이 되는 것입니다.
3D 로켓 프린팅의 미래
3D 프린트 로켓은 우주 비행의 미래가 되어 로켓 기능의 수준을 한 단계 높일지도 모릅니다. 많은 로켓 회사와 스타트업은 엔지니어가 디자인 영역을 훨씬 빠르게 탐색할 수 있도록 최소한 일부 중요 부품에서 만이라도 3D 프린팅 기술을 탐색 및 활용하고 있습니다. 한 가지는 확실합니다. 이러한 3D 프린터 중 하나를 화성으로 가져가는 방법을 찾아낸 일은 시간문제라는 사실입니다.