중성자와 같은 우주 방사선을 차폐할 수 있는 우주복용 세라믹 섬유가 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 우주용복합소재연구단 김대윤 책임연구원 연구팀이 중성자를 효과적으로 차폐하면서도 높은 강도와 유연성, 내열성을 갖춘 질화붕소나노튜브(BNNT) 기반 섬유를 개발했다고 3일 밝혔다.

고에너지 방사선으로 가득 찬 우주 공간은 우주선이나 주변 물질과 충돌하면서 발생하는 2차 중성자가 인체와 전자기기에 위험을 가한다.

BNNT는 중성자를 잘 흡수하는 붕소를 갖고 있어 차세대 차폐 소재로 주목받아 왔지만 열로 녹여 가공하기 어렵고 뭉치거나 부서져 섬유나 직물로 만드는 데 한계가 있었다.

연구팀은 BNNT에 탄소나노튜브(CNT)를 균일하게 혼합하고 일정한 방향으로 정렬하는 섬유 제조 기술을 개발했다.

두 소재가 안정적으로 분산된 용액을 만들고 가느다란 노즐을 통과할 때 발생하는 흐름을 이용해 나노튜브를 한 방향으로 정렬한 것이다.

이 섬유는 BNNT 함량이 약 80%로 늘어남을 견디는 인장 강도는 1㎬(기가파스칼)에 열에는 1천도 이상 견디는 등 안정성을 보였다.

그러면서도 매듭을 묶을 수 있을 만큼 유연하고 직물로 제작했을 때 1.62mm 두께에서 열중성자 99%를 차단할 수 있음을 확인했다.

연구팀은 섬유를 3.5㎞ 이상 생산하고 기존 산업용 제직 장비로 평면형과 우너통형 편물을 제작하는 데도 성공했다.

개발된 소재는 직물 형태로 적용하거나 여러 겹으로 쌓을 수 있어 우주복의 관절처럼 움직임이 많은 부위에도 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

김 책임연구원은 "유인 우주 탐사를 위한 우주 방사선을 효과적으로 막을 수 있는 원천 소재를 확보했다는 데 의미가 있다"며 "실제 우주 환경 검증을 거쳐 한국형 우주복 개발에 속도를 내겠다"고 말했다.