[인더스트리뉴스 조창현 기자] 세계 최초로 연속 탄소섬유를 이용한 CFRP(탄소섬유강화플라스틱) 3D프린팅 기술을 상용화한 마크포지드(Markforged)가 인공위성 경량화 및 제작기간 단축에 효과적인 솔루션임을 검증받고 항공우주 제조기업에 혁신을 불어넣고 있다. 마크포지드는 미국 위성 설계·생산·발사·운영 전문기업 사이더스스페이스(SIDUS SPACE)와 협력해 사이더스스페이스 다중 임무 인공위성 ‘LizzieSat’을 3D프린팅으로 제작했다고 지난 7일 밝혔다.

인공위성은 엄격한 인증과 표준을 준수해야 하면서도 위성 구동에 필요한 배터리와 컴퓨터, 구동 부품 등을 내부에 장착시키기 위한 복잡한 엔지니어링 설계 및 경량화가 필수다. 또 소재 성능 측면에서 △진동에 대한 저항성 △우주 공간 내 전자파 △자기장 영향에 대한 저항성 △극심한 온도 변이에 대한 저항성 등도 검증돼야 한다.

사이더스스페이스는 인공위성 구조물을 최대한 가볍게 하고자 마크포지드와 협력했다. 이에 연속 탄소섬유 복합소재로 위성 전체 무게를 경량화하고, 마이크로 탄소섬유 복합재료인 난연성 소재 ‘Onyx FRA’ 및 ONYX ESD를 활용해 극한 우주 환경에서 물성 검증 작업을 성공적으로 수행했다. Onyx FRA는 항공우주, 자동차 산업 등 고객사 요구에 맞춰 개발한 연속 탄소섬유 난연소재다.

마크포지드 개발 소재를 활용한 사이더스스페이스는 금속과 같은 강도를 갖춘 부품을 생산하면서도 경량화 및 생산 시간 단축에 성공했다. 사이더스스페이스에 따르면 Onyx FRA를 사용해 3D프린팅한 비행 테스트 플랫폼 시제품은 국제우주정거장(ISS)에서 진행된 우주 비행 테스트 결과 1년이 지난 후에도 손상되지 않고 기능을 유지했다. 시제품 검증까지 완료한 실제 인공위성은 스페이스X와 발사 계약을 통해 올해 중 ‘스페이스X Transporter-9’ 로켓에 실려 발사될 예정이다.

마크포지드는 공급 중인 CFRP 3D프린터 및 소재들이 우주 환경 검증 작업이 완료돼 위성 서비스 모듈과 탑재체 및 상단 모듈 내 구조 시스템, 내부 전자·카메라·센서·배터리 모듈에 대한 하우징 등 다양한 분야에서 적용되고 있다고 설명했다.

사이더스스페이스 캐럴 크라이(Carol Crai) 대표는 “마크포지드 3D프린터는 부품을 더 빠르고, 효율적으로 제작할 수 있을 뿐만 아니라 정밀도와 신뢰성이 우수하다”며, “사이더스스페이스는 성공적인 우주비행 테스트 이후 용도에 따라 다양한 설계가 필요한 LizzieSat 개발에 마크포지드 솔루션을 계속 활용하고 있다”고 전했다.

실제로 사이더스스페이스는 마크포지드 3D프린터를 생산 공정에 적극 활용하고 있다. 맞춤형 나사 생산 기계 내 임펠러 파손시, 마크포지드 산업용 복합소재 3D프린터 ‘X7’을 활용해 부품을 40분 안에 제작하고 있는 것이 그 예다. 부품을 직접 제작할 수 있게 된 사이더스스페이스는 기존에는 3~6개월마다 부품을 재주문해야 하는 수고를 덜고, 3D프린터로 제작한 부품을 통해 장비 파손에 신속 대응하고 있다.

한편 마크포지드는 제조 현장에서 충분히 활용 가능한 고강도 부품을 제작할 수 있는 복합소재 및 금속 3D프린터를 생산해 제조업계를 혁신하고 있는 것으로 알려진 바 있다.

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