신규사업 소개

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 연구재단 중견연구 신규과제 선정

 

 ‘열가소성 폴리머를 이용한 Space Radiation & Micrometeoroid Resistance (SRMR) 구조’는 우리 학과 김천곤 교수님 연구실 주관으로 한국연구재단의 중견연구사업에 신규 선정된 연구 과제이다. 연구 기간은 총 3년이며, 예산 규모는 3년간 약 6억원이다.

 

그림 1. 우주구조물의 구성과 SRMR 구조 연구 개요도

 

 본 연구에서는 우주비행체를 우주방사선과 미소유성체로 인한 초고속 충격으로부터 보호하여 생존성을 향상시키는 한편 경량성을 유지하기 위한 방법으로 우주방사선 차폐 성능과 초고속 충격 저항성을 동시에 갖는 다기능 SRMR 구조를 제안하고 있으며, 이를 구현하기 위한 방법으로 열가소성 폴리머를 적용하는 것을 제시한다. 열가소성 폴리머는 열경화성 폴리머에 비해 높은 기계적 열적 물성과 방사선 차폐 성능을 갖기 때문에 이를 활용할 경우 고성능의 SRMR 구조를 구현할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 SRMR 구조를 구현하기 위하여 열가소성 폴리머 미세기공 발포체 기지 복합재료와 열가소성 섬유 복합재료에 대한 연구를 수행하고 이로 구성된 SRMR 구조를 개발할 계획이다.

 

 기존 국제우주정거장의 구조를 살펴보면 전방 범퍼는 알루미늄, 중간 범퍼는 세라믹 섬유와 케블라 섬유, 압력 벽은 알루미늄으로 구성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 기존 우주구조물에서 우주방사선 차폐가 전혀 고려되지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 우주구조물의 방사선 차폐 성능을 향상시키고 동시에 고속 충격 저항성까지 향상시키기 위하여 미세기공 발포체(microcellular foam)가 기지재료 형태로 적용된 ‘열가고성 폴리머 미세기공 발포체 기지 복합재료’를 전방 범퍼와 중간 범퍼에 사용할 것이다. 그리고 중간 범퍼에는 파편 구름 방호 성능을 위하여 열가소성 폴리머 섬유 복합재료를 함께 사용할 계획이다. 그리고 마지막으로 압력벽에도 열가소성 폴리머 섬유 복합재료를 사용하여 기존의 알루미늄 대비 중량당 강성과 우주방사선 차폐 성능을 향상시킬 것이다.

 

그림 2. 연구결과의 활용방안 및 기대효과

 

 본 연구에서 개발될 예정인 열가소성 폴리머 SRMR 구조는 인공위성, 국제우주정거장, 유인 우주탐사선과 같은 우주비행체에 직접 적용될 수 있다. 따라서 본 연구과제를 통해 확보된 원천기술은 고성능 우주비행체 개발 등의 국가사업에 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 그리고 SRMR 구조의 충격 보호 성능의 측면에서는 방탄복 등의 방탄 관련 장비에 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 마찬가지로 방사선 차폐 성능의 관점에서는 방사능 보호복, 방사능 폐기물 용기와 같은 방사선 차폐 장비에 활용될 수 있을 것이다.

 

편집         김용호[kyh1477@kaist.ac.kr]