한국원자력연구원은 금속·탄화규소 하이브리드 소재 제조를 위한 3차원(3D) 프린팅 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

탄화규소는 규소의 탄화물인 실리콘 카바이드(Silicon-carbide)를 말한다.

단단한 정도가 다이아몬드에 버금간다. 1천500도 가까운 고온도 견뎌낸다.

하이브리드 소재 제조 기술 핵심은 빠르고 정확한 결합에 있다.

금속과 탄화규소는 물성이 달라서 기존 용해나 물리적 접합 방식으로는 큰 비용과 시간이 들어간다.

연구팀은 3D 레이저 프린터가 금속 표면에 탄화규소 입자를 정밀하게 쌓아 올릴 수 있도록 설계했다.

제품 형상과 관계없이 원하는 부분에 필요한 양만큼 코팅할 수 있다.

기존 금속의 내구성에 고열 안정성, 경도, 부식·마멸 저항성이 더해진 셈이다.

지르코늄 합금 금속 핵연료 피복 관에 탄화규소를 쌓아 올린 하이브리드 미세 조직을 현미경으로 관찰한 모습 [한국원자력연구원 제공=연합뉴스]

연구팀은 이 소재가 핵연료 피복 관 금속 소재인 지르코늄 합금 내구성을 보완할뿐더러 폭발 위험 방지에도 도움이 될 것으로 기대하고 있다.

한국원자력연구원은 해당 기술을 적용한 사고 저항성 피복 관을 개발하는 한편 산업 전반에 활용할 수 있도록 기술 고도화에 나설 방침이다.

이를 위해 우리나라를 비롯해 최근 미국, 일본, 유럽 등에서 특허 등록을 마쳤다.

핵연료안전연구부 김현길 박사는 "4차 산업혁명의 장에서 그 수요는 더 커질 것으로 예상한다"며 "에너지·환경이나 우주 산업 등에 실질적으로 쓰일 수 있도록 기술력을 강화할 것"이라고 말했다.