우리나라 공군은 2021년 '우주센터'를 신설해 우주군을 도약하겠다는 야심찬 구상을 공개했다. 2023년 국방백서에 전략사령부가 우주 관련 부대를 지휘통제한다고 명시했으며 2030년 우주군사령부를 창설할 계획이다.

세계 최고 우주항공기술력을 보유하고 있는 미국은 2019년 공군부 예하에 우주군을 만들었다. 러시아는 2001년 우주항공방위군을 설립해 군사용 우주선 발사를 전담하도록 했다. 2015년 우주항공방위군은 공군 예하부대로 재편돼 항공우주군으로 개명했다.

우주굴기를 내세우는 중국은 2016년 인민해방군 전략지원부대를 창설해 우주군과 사이버군의 임무를 부여했다. 2024년 4월 전략지원부대를 폐지하고 군사창천부대로 우주군의 역할을 담당하도록 명령했다.

20세기까지는 미국의 항공우주국(NASA)이 월등한 기술력으로 우주개발을 주도했지만 21세기 들어 중국이 막강한 경제력으로 도전장을 내밀었다. 중국은 유인우주선인 선저우(神舟)와 우주정거장 텐궁(天宫)을 중심으로 미국과 경쟁 중이다.

우주항공 시대의 도전과제를 이행하고 있는 한국과학기술연구원(KIST)의 '우주항공 국방소재용 BNNT 기반 초고내열/중성자 차폐 복합소재 개발'을 알아보자.

◇ 한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단의 임무 소개

한국과학기술연구원(KIST)의 안보⸱재난안전기술단은 2010년 설립됐다. 국방 연구개발 제도개선, 국방 연구개발 과제화/연구지원, 군에 과학기술 지원 등의 임무를 수행하고 있다.

더불어 안보⸱재난안전기술단 소속 미래국방국가기술전략센터는 2022년 만들어졌다. '국방과학기술 혁신을 위한 국가 연구개발 투자전략 싱크탱크'로 비전을 설정했다.

주요 임무는 △과학기술정보통신부의 국방 연구개발(R&D) 투자정책 수립 지원 △국방적용 가능 민간R&D 역량 발굴-과제기획 △국방R&D 민관군 협력기반 마련 등이다.

이번에 소개할 기술은 KIST의 복합소재기술연구소 기능성복합소재센터 장세규 책임연구원 (segyu.jang@kist.re.kr )이 수행한 '우주항공 국방소재용 BNNT 기반 초고내열/중성자 차폐 복합소재'다.

◇ 연구 목표... 전자파 흡수/차폐 및 진동감쇠 기능 보유한 탄소섬유강화 복합소재(CFRP) 개발 

장세규 책임연구원은 우주항공 국방소재 응용을 위한 첨단 세라믹 소재인 질화붕소나노튜브(BNNT, Boron nitride nanotube) 기반 초고내열, 경량/고강도, 고열전도성, 고중성자 차폐성 복합소재 원천기술을 개발했다. 

BNNT는 중성자 차폐성, 높은 비강도, 높은 열전도도, 고내열성, 압전 성능 등을 갖는 첨단 세라믹 소재로 초고내열성 소재(UHTC), 경량 우주/핵 방사선 차폐에 유용한 소재다.

이의 기반기술 및 세라믹/고분자 복합소재화 기술 개발을 통해 응용기술의 기틀을 마련할 필요성이 있다고 판단했다. 특히 우주/항공 산업이 활발하게 전개되고 있는 추세이나 우주에서 우주 방사선 및 북의 핵/중성자탄 공격에 대한 차폐 및 대응 소재의 개발은 미미한 상황이기 때문이다.

따라서 중성자를 효율적으로 차폐 가능한 초경량/초고온/고강도 소재 개발이 시급하다. 세부 연구내용 및 결과를 정리하면 다음과 같다.

핵심 내용은 △BNNT 기반 고인성/초고내열성 세라믹 복합소재 (UHTC) 개발 △BNNT 기반 중성자 차폐용 고강성 고분자 복합소재 개발 △BNNT 기반 중성자 차폐용 고열전도성, 고내열성 고분자 복합소재 개발 △우주항공 국방소재 응용 맞춤형 BNNT 합성기술 개발 등이다.

▲ 블록형 중성자 차폐 첨단 복합소재 모식도 [출처=한국과학기술연구원(KIST)]

▲ 세부과제의 간략한 설명 [출처=한국과학기술연구원(KIST)]
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