달 유인탐사 임무기간 2배 늘린다…우주방사선 막는 '방패' 개발

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 우주 탐사의 장애물인 우주방사선을 막는 신소재가 개발됐다. 기존 소재보다 차폐 효율을 15% 높여 달 탐사 등 우주인의 활동 기간을 2배 이상 늘릴 수 있을 것으로 전망된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 기능성복합소재연구센터 장세규 책임연구원 연구팀이 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 최시영 교수 연구팀과 공동으로 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 빽빽하게 배열해 튼튼하면서도 열을 잘 전달하고 우주방사선을 효율적으로 막을 수 있는 보호막을 개발했다고 6일 밝혔다.

고에너지 입자인 우주방사선은 세포와 DNA를 손상해 암을 유발하는데, 이 우주방사선이 표면에서 반사돼 발생하는 2차 중성자는 일반 방사선보다 최대 20배 해로운 것으로 알려져 있다.

이를 차폐하는 소재로 쓰이는 알루미늄은 일정 두께 이하면 이런 2차 중성자를 만들어내는 문제가 있어 대체 소재로 BNNT가 주목받고 있으나 얇고 잘 부서지는 시트 수준에 머물러 활용이 어려웠다.

연구팀은 계면활성제를 활용해 물속에서도 BNNT가 엉기지 않고 안정적으로 분산되는 기술을 개발했다.

이를 통해 BNNT를 액정 형태로 제조해 한 방향으로 정렬시킴으로써 정렬도와 밀도 모두 높은 BNNT 필름을 제작했다.

이 필름은 유연하면서도 강도가 높아 다양한 구조물을 만들 수 있는 데다 기존 형태보다 밀도는 3배 이상 높고, 중성자 차폐 성능도 3.7배 늘어난 것으로 나타났다.

미국 항공우주국(NASA)과 공동 시뮬레이션 결과 BNNT 필름은 알루미늄 대비 같은 질량과 두께에서 방사선 차단 효율이 15% 높아졌고, 2차 중성자 차폐 성능도 뛰어난 것으로 나타났다.

이 필름을 활용하면 달 탐사 우주비행사에도 국제우주정거장(ISS) 수준의 방사선 안전 환경을 제공할 수 있어 탐사 임무 기간을 2배까지 늘릴 수 있을 것으로 전망된다고 연구팀은 밝혔다.

장 책임연구원은 "나노소재인 BNNT를 우주 방사선 방패로 실제 적용하는 데 있어 제조 공정상의 기술적 한계를 돌파했다"며 "기계적으로 강하고 열을 잘 전달하는 장점을 가져 우주뿐 아니라 항공, 국방, 원자력 발전 시설 등 다양한 첨단 분야에서 쓰일 수 있는 다재다능한 미래형 소재로 활용될 잠재력을 가지고 있다"고 말했다.

연구결과는 지난 8월 국제학술지 '어드밴스트 펑셔널 머티리얼스'에 실렸다.

shjo@yna.co.kr