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3D프린팅과 로봇 기술로 우주에서 위성 만든다'메이드 인 스페이스', 우주 제조 플랫폼 '아키 노트' 개발
  • 장길수
  • 승인 2019.06.18 00:53
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▲ 우주 공간과 똑 같은 온도와 압력을 시뮬레이션한 열진공챔버(TVAC)

미래에는 로켓에 위성을 싣고 가는 것이 아니라 우주 공간에서 위성을 직접 제조할 수 있는 시대가 열린다. 3D프린팅 기술과 로봇 기술을 결합해 우주 공간에서 직접 위성 안테나, 트러스(Truss), 반사장치(Reflector), 태양광 전원 등 위성 부품을 생산 및 조립할 수 있는 것이다.

‘IEEE 스펙트럼’에 따르면 우주 공간내 3D 프린팅 기술 보유업체인 ‘메이드 인 스페이스(Made In Space,약칭 MIS)’는 미 항공우주국(NASA)과 제휴해 우주 공간내 제조 및 로봇 조립 플랫폼인 ‘아키노트(Archinaut)’를 개발, 3~4년 이내 저궤도(Low Earth Orbit:LEO)상에서 필요한 설비의 부품 및 조립을 시연할 예정이다. 앤드류 러쉬(Andrew Rush) MIS 대표는 IEEE 스펙트럼에 기고한 글에서 이 같이 밝혔다.

앤드류 러시 대표는 우주 공간에서 3D프린팅과 로봇 기술을 이용해 위성 시스템과 같은 대형 구조물을 제작하기 위해선 4가지 핵심적인 요소 기술이 필요하다고 보고 있다. 바로 ▲ 진공 상태 적층 제조기술(3D프린팅) ▲ 확장 복합 구조 제조 기술 ▲ 로봇 조립 ▲자율 검사 및 검증 기술 등이다. MIS는 이 같은 4가지 핵심적인 기술을 하나로 통합해 ‘아키노트’를 개발했다. 인간의 개입없이 우주공간 또는 국제우주정거장(ISS)에서 위성 또는 위성의 주요 부품을 제작할 수 있다.

아키노트는 우주 궤도상에서 위성을 제조할 수 있는 핵심적인 능력을 갖고 있으며 대형 부품을 3D 프린터로 생산하고 첨단 로봇 시스템을 활용해 제품의 조립 및 최종 산출물의 완결성을 검증할 수 있다.

MIS는 지난 2016년에 3D프린팅과 로봇 조립 기술을 활용해 적층 제조 시설(AMF:Additive manufacturing Facility)를 만들어 2016년 ISS에 보냈다. ISS 우주인들은 AMF를 활용해 ISS에서 필요한 부품들을 재빨리 제조해 사용하고 있다. AMF는 ISS에 설치된 세계 최초의 상업용 3D 프린팅 시설로 지난 3년간 200여개 이상의 장비와 부품을 생산한 실적을 갖고 있다.

캐나다 우주청이 개발한 로봇시스템인 ‘캐나담(Canadarm) 2’ 역시 ISS에 투입돼 화물용 우주선의 도킹과 우주선의 유지보수에 활용되고 있다.

MIS는 아키노트의 성능을 제대로 검증하기위해 테스트를 진행하고 있는데 우주 공간과 똑 같은 온도와 압력을 시뮬레이션한 ‘열진공챔버(thermal vacuum chamber:TVAC)’ 환경에서 성공적으로 부품 조립을 시연했다. 다음 단계는 실제로 아키노트를 우주로 보내 우주 궤도상에서 아키노트의 성능을 확인하는 것이다. MIS는 이 작업을 3~4년안에 시연할 예정이라고 앤드류 러쉬 대표는 밝혔다. 아키노트가 우주 공간에 전개되면 우주 궤도상에 자유롭게 날아다니는 자율 제조 플랫폼이 만들어지는 셈이다.

   
▲ 아키노트로 제작한 3m 크기의 태양광 어레이 모형

MIS는 가까운 장래에 소형 위성(스몰샛,smallsat))에 아키노트를 탑재해 실제로 우주 공간에서 스몰샛에 필요한 태양광 시스템을 제조하겠다는 계획이다. 스몰샛에 아키노트를 탑재하면 위성을 굳이 크게 만들 필요가 없다는 설명이다. 작은 크기로도 5배 이상의 파워를 제공할 수 있는 태양광 시스템을 우주 공간에서 제조할 수 있다는 것이다. 한발 더 나아가 우주 공간에서 크기나 무게에 대해 크게 걱정하지 않고 위성용 안테나,반사장치,영상 시스템을 제작할 수 있으며 우주 공간에 흩어져 있는 우주 쓰레기를 활용해 유용한 장비 또는 부품을 제조하는 것도 가능해진다고 덧붙였다.

MIS의 계획이 차질없이 진행되면 머지 않아 우주 제조 시대가 열릴 것으로 기대된다. 굳이 로켓에 많은 페이로드를 탑재할 필요없이 재료만 싣고가 우주 현장에서 직접 제조해 사옹하는 것이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com

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