우주용 복합재Composite

한마디로 말하면

우주용 복합재는 성질이 다른 두 가지 이상의 재료를 합쳐서 강철보다 훨씬 가볍고 튼튼하게 만든 특수 재료예요. 주로 가늘고 질긴 실(섬유)에 단단하게 굳는 플라스틱(수지)을 입혀서 만들어요. 로켓의 몸통이나 인공위성의 뼈대를 만들 때 가장 많이 쓰이는 핵심 소재랍니다.

어떤 원리일까요?

가장 널리 쓰이는 것은 '탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)'이에요. 머리카락 굵기의 약 10분의 1밖에 안 되는 얇은 탄소 실을 촘촘하게 엮어서 천처럼 만들어요. 그 위에 열을 가하면 딱딱하게 굳는 특수 접착제를 바르고 구워 내면 완성돼요.

이렇게 만든 탄소섬유 복합재는 무게가 철의 4분의 1 수준이지만, 잡아당기는 힘에 버티는 능력은 최대 10배나 강해요. 게다가 우주에서는 햇빛을 받을 때와 그늘에 있을 때의 온도 차이가 수백 도나 나는데, 이 재료는 온도가 바뀌어도 늘어나거나 줄어들지 않고 원래 모양을 그대로 유지해요.

생활 속에서 비유하면

건물을 지을 때 쓰는 '철근 콘크리트'나 옛날 초가집의 '진흙 벽'을 떠올려 보세요. 시멘트나 진흙만 발라 놓으면 충격을 받았을 때 쉽게 금이 가고 부서져요. 하지만 그 속에 튼튼한 철근이나 지푸라기를 섞어 넣으면 서로를 꽉 잡아 주어서 혼자 있을 때보다 비교할 수 없이 단단해지는 원리예요.

우리 주변의 고급 자전거 프레임이나 배드민턴 라켓, 낚싯대도 바로 이 탄소섬유 복합재로 만들어요. 들어 보면 깜짝 놀랄 만큼 가벼운데, 아무리 세게 휘둘러도 부러지지 않는 이유가 바로 여기에 있어요.

왜 중요할까요?

우주로 물건을 보낼 때는 무게 1kg을 줄이는 것이 무엇보다 중요해요. 로켓 몸통이 무거우면 그만큼 연료를 더 많이 실어야 하고, 결국 우주로 보낼 수 있는 인공위성의 크기가 작아지기 때문이에요.

복합재를 쓰면 발사체와 위성의 무게를 크게 줄여서 발사 비용을 아낄 수 있어요. 요즘은 로켓의 위성 보호 덮개(페어링)부터 연료 탱크, 심지어 로켓 전체 몸통을 이 복합재로 만들어 우주로 쏘아 올리고 있답니다.