국방과학연구소, 세계 최초로 우주 발사체에 적용 가능한 리오셀계 탄소섬유 개발

- 우주발사체 및 유도무기체계 추진기관에 적용 가능한 내열 탄소 섬유 국산화 성공 -

국방과학연구소(ADD, 소장 박종승)는 세계 최초로 연속식 초고온 열처리 기술을 적용해 리오셀계 탄소섬유 제작 기술을 개발했다. 이는 우주발사체 및 유도무기체계의 추진기관에 핵심 요소인 내열재료를 국내 기술력으로 확보한 성과다.

리오셀계 탄소섬유은 목재 펄프 기반의 셀룰로오스계 섬유를 탄화 공정을 통해 개발한 결과물로 3000℃ 이상의 고온 및 고압, 고속 조건에서 뛰어난 단열 및 열구조 기능을 갖추고 있으나 국내 기술력의 부재로 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다.

이를 극복하고자 ADD는 ‘17년부터 발사체 추진기관 운용에 필수적인 리오셀계 탄소섬유를 국내 기술로 독자적으로 개발하는 연구에 착수하여 리오셀계 탄소섬유 제조에 필요한 촉매 화합물 함침 및 초고온 연속식 흑연화 열처리 기술을 ’21년에 개발하는데 성공했다.

촉매 화합물 함침 및 초고온 연속식 흑연화 열처리 기술은 목재 펄프에서 추출한 리오셀계 섬유가 고온을 가하는 과정 중에 타버리지 않도록 화합물 처리를 한 후, 섬유의 탄소 함유율이 99% 이상 되도록 2200℃ 이상의 고온에서 불순물을 제거하는 열처리 과정을 거치는 제조 공정을 말한다.

이번에 ADD가 개발한 기술은 우주발사체 및 유도무기체계의 추진기관에 적용되는 내열부품인 리오셀계 탄소섬유의 기술적 독립을 이루어낸 성과로 향후 세계 우주 발사체 사업을 겨냥한 해외 수출에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

앞으로도 ADD는 발사체 추진기관에 적용되는 모든 내열재료의 완전한 국산화를 목표로 연구를 지속하고 있으며, 핵심 장비의 국산화와 초단열 내열부품 개발을 통해 세계 최고 수준의 기술력을 확보하는데 연구를 집중해 나갈 예정이다.