인더뉴스 제해영 기자ㅣ국립부경대학교 재료공학전공 김종형 교수가 하버드대학교·시카고대학교 공동연구팀과 함께 태양광만으로 공중부양이 가능한 초경량 나노격자구조체를 개발했다고 19일 밝혔습니다.
연구팀은 이 구조체를 이용해 지상 50~100km 중간권에서의 비행 가능성을 세계 최초로 실험적으로 입증했으며, 연구 성과는 8월 14일 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐습니다.
중간권은 기후 변화 예측과 기상 모델 정밀도를 높이는 데 중요한 영역이지만 기존 기술로는 접근이 어려워 ‘기후 관측의 사각지대’로 불려왔습니다. 이번 자가부상 비행체는 연료 소비 없이 태양광만으로 반영구적 공중부양이 가능해 중간권 탐사에 새로운 가능성을 제시했습니다.
김종형 교수는 이번 연구에서 기존 mm 단위 제작에 머물던 나노격자구조를 cm급으로 확대 제작할 수 있는 새로운 공정법을 적용해 초경량이면서도 안정적인 구조체를 구현했습니다.
또한 연구진은 극저압 환경에서 발생하는 포토포레시스 현상을 활용했습니다. 산화알루미늄 기반 나노구조체에 크롬층을 증착해 빛 흡수율을 높였고, 표면 온도 차로 발생하는 힘이 구조체 무게를 넘어서는 것을 실험으로 입증했습니다.
하버드대 Vlassak 교수 연구실에서 제작된 구조체는 직경 1cm, 두께 100마이크로미터 수준으로, 자체 제작된 저압 챔버에서 약 60km 고도 환경을 모사해 공중부양 실험을 성공적으로 수행했습니다.
이 기술은 초경량 센서를 탑재해 기후 데이터 수집에 활용될 수 있으며, 다수의 비행체를 활용해 대기 상층부 통신망 구축에도 응용할 수 있습니다. 또한 화성과 같은 행성 탐사에도 적용 가능성이 높아 NASA 등에서 관심을 보이고 있습니다.
김종형 교수는 “이번 연구는 나노격자구조를 실험실 소재를 넘어 실제 대기와 우주 환경에 적용 가능한 구조체로 발전시킨 사례”라며 “향후 통신 기능과 센서를 통합해 기후 관측과 행성 탐사 기술로 확장할 것”이라고 말했습니다.
이번 연구는 하버드대와 미국 국립과학재단(NSF)의 지원을 받아 수행됐으며, 개발 기술은 스타트업 Rarefied Technologies로 이전돼 상용화가 진행 중입니다.
