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전북대학교 최성만 교수 연구팀이 지구 재진입 과정에서 우주비행체를 보호하는 핵심 열보호체 기술 개발에 성공하며 국내 우주산업 경쟁력 강화의 전기를 마련했다.
전북대학교는 최성만 교수팀이 과학기술정보통신부와 우주항공청이 추진하는 ‘스페이스챌린지사업’의 일환으로 재진입 열보호 시스템 개발 연구를 수행한 결과, 임무 적용이 가능한 실물 크기의 재진입 캡슐 제작에 성공했다고 밝혔다.
해당 사업은 2022년부터 약 4년간 진행되는 국가 연구과제로, 대기권 재진입 시 발생하는 극한의 열 환경으로부터 우주비행체를 보호하기 위한 기술 확보를 목표로 한다.
연구팀은 1단계(2022~2023) 연구에서 샘플 귀환용 열보호체 소재를 개발하고, 고온플라즈마 응용연구센터에서 열유속 5.60 MW/m² 수준의 극한 환경에서도 내구성을 입증한 바 있다. 이어 2단계(2024~현재) 연구에서는 국내 최초로 실제 임무 수행이 가능한 캡슐형 실물 크기(Full-scale)의 재진입 열보호체 제작을 완료했다.
이번 성과는 수십 밀리미터 크기의 초고온 열보호 소재를 활용해 직경 약 400mm 규모의 재진입 캡슐 열보호체를 구현한 것으로, 우주 공간에서 생산된 신물질이나 희귀 자원을 지구로 회수할 수 있는 귀환 기술의 국내 실현 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다.
아울러 연구팀은 재사용 우주비행체에 적용되는 ‘타일형 TPS(열방호 시스템)’ 개발에서도 성과를 거뒀다. 우주비행체 배면의 고온 노출 부위를 보호하기 위한 열보호 타일 시편을 제작해 시험평가를 진행한 결과, 재사용이 가능한 수준의 내열 성능과 구조적 안정성을 확인했다.
특히 초고온 열유속 환경에서 취약부로 지목되는 타일 간 접합부에 대한 본딩 기술을 국내에서 자체 개발하고 내열 시험을 통과함으로써, 향후 우주왕복선 등 재사용 발사체 기술 개발에도 활용 가능한 기반을 확보했다.
최성만 교수는 “이번 연구 성과는 향후 우주 탐사 및 자원 회수 등 다양한 분야에 적용 가능한 핵심 기술로, 실용화·상용화 가능성이 높다”며 “연구 과정에서 축적된 전문 인력의 기술 역량 또한 국가 우주기술 경쟁력 강화로 이어질 것으로 기대된다”고 밝혔다.
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