NASA, 차세대 3D프린팅 합금 GRX-810 검증 발표

2023년 4월, 미국 나사에서 차세대 3D프린팅 합금 GRX-810의 검증이 성공적으로 완료되었다고 발표했다.

GRX-810은 2022년에 발표된 3D프린팅용 금속 합금으로, 기존 항공우주용 합금보다 1,000배 이상 내구성이 뛰어나 많은 주목을 받았다.

발표에 따르면, 나사가 개발한 GRX-810 합금은 나노스케일 산화물 입자를 포함하는 산화물 분산 강화 합금으로 1090℃ 이상의 온도를 견딜 수 있으며, 기존 소재 대비 유연성이 높은 것이 특징이다.

산화물 분산 강화(ODS, oxide dispersion strengthened)란 금속 내부에 산화물 입자를 분산시켜 강화시키는 기술로, 고온/고압 환경에서 사용되는 재료에 적용되는 고강도 금속 제조 방법이다. 금속 합금에 산화물 입자를 첨가하고, 고온 고압으로 압연하여 금속 내부에 산화물 입자를 분산시킨다. 이렇게 제조된 합금은 인장강도, 내식성 및 내산화성을 갖게 된다.

*Oxide(산화물)는 화학적으로 산소와 다른 원소가 결합하여 만들어지는 화합물을 지칭한다. 예를 들면, 철의 산화물은 녹슨 철이며, 알루미늄의 산화물은 알루미늄 산화물이다.

나사는 로켓 엔진 같은 시스템용 고온 파츠에 적용할 예정이며, 이를 통해 연료 효율과 유지 관리 비용을 절감할 수 있을 것으로 전망했다.

사진_연료와 공기를 혼합하는 터빈 엔진 연소기를 3D프린팅으로 제작한 모습

GRX-810은 기존 개발된 최첨단 합금 대비 강성이 2배 강하고, 연성 및 가공성이 3.5배 이상이며, 응력 내구성은 1,000배에 달한다. 나사 Transformational Tools and Technologies 프로젝트의 프로젝트 부매니저인 Dale Hopkins는 “ODS 개발 과정은 시간이 오래 걸리고 실패할 가능성이 높은데, GRX-810은 30번의 시뮬레이션만으로 합금 구성을 발견할 수 있었다”라고 밝혔다.

향후 항공우주 분야에서 로켓 엔진, 터빈 블레이드, 배기 노즐과 같은 중요 부품 생산에 적용될 것으로 보이며, 경량화와 비용 절감 그리고 안정성 향상으로 관련 연구개발에 박차를 가할 것으로 전망된다.