스페이스 X 의 Falcon, Starship, NSAS 의 달 탐사 프로젝트 아르테미스 발사체 SLS Block 시리즈 등이 나오며 미소 냉전시대 이후 로켓 개발의 역사에 새로운 전성기가 도래하였다. 여기에 유럽, 중국, 일본, 인도, 중동 국가 등 여러 국가와 민간기업들이 발사체 분야 개발 및 투자를 시작하면 서 발사체 시장이 더 커지고 있다. 스페이스 X 와 같은 민간기업들이 발사체 시장에 뛰어들면서 생긴 새로운 트렌드는 더 가볍고 튼튼하고 성능 좋은 엔진으로 많은 발사체를 자주 쏘아 올리는 것이다. 민간기업은 발사체 발사를 통해 수익을 창출해야 하기 때문에 국가 주도로 진행하던 과 거 발사체 개념과는 다소 차이가 있다. 이에 신형 엔진 개발에는 막대한 비용이 들기 때문에 기 존의 엔진을 개량하고 무게를 줄이는 부분에 초점을 맞추고 있다. 무게를 줄이는 가장 쉬운 방법 은 가벼운 재질을 사용하는 것이다. 발사체의 고압, 고온, 진동 환경을 견뎌야 하기 때문에 무조 건 가벼운 재질만을 사용할 수 없기에 알루미늄합금이나 탄소 복합 소재가 많이 사용되고 있다. 가볍고 산화성이 낮으며 단단하기 때문이다. 최근에는 3D 프린팅 기술을 적용하여 엔진이나 발사 체의 주요 부품을 제작하는 사례가 증가하고 있다. 또한 기존에 유압으로 작동하던 부품을 전기 부품으로 대체하는 등 다양한 시도가 진행되고 있다. 여기에는 우주군을 창설한 미국이 우주공간 에서 가상의 적국이나 우주에서 오는 위협 요소(운석)에 신속 정확하게 대처하겠다는 목표가 있 기에 이와 관련된 분야의 예산 지원도 활발히 진행되고 있다. 특히 소형 발사체 분야에서 미국은 보다 단순한 시스템으로 짧은 기간에 발사체를 신속하게 제작하여 원하는 날짜에 발사체를 쏘아 올린다는 개념을 가지고 있다. 이와 같이 발사체 경량화를 위해 주로 사용되는 3D 프린팅 기술과 전기 부품을 사용한 최근 개발 동향에 대해 해당 보고서에서 서술하고자 한다.1986 년 Charles Hull 이 3D system 회사를 설립하면서 처음으로 상업적 용도의 3D 프린팅 기술 이 소개되었다[1] . 이후 2000 년대에 3D 프린팅 기술에 대한 특허 기한이 종료되면서 산업체 3D 프린팅 기술 시장이 크게 성장하였다[2] . 대표적인 3D 프린팅 기술인 FDM(Fused Deposition Modeling), SLS(Selective Laser Sintering), SLA(Stereolithography) 등이 이때부터 자유롭게 개발 사용되 고 있다. NASA 에서 국제우주정거장이나 우주비행 시 추가적인 부품을 현장에서 제작하기 위해 3D 프린팅 기술을 사용한 연구개발을 진행하고 있으며, 여기서 검증된 기술들이 발사체 분야에 서도 사용되고 있다. 2014 년 1 월 6 일 SpaceX 의 Falcon 9 엔진인 Merlin 1D 의 9 개 중에 하나의 엔진에는 3D 프린 팅이 적용되었다[3] . 이는 발사체 분야에서 최초의 3D 프린팅 기술 적용 사례이다. 엔진에서 극저 온으로 냉각된 산소를 공급하는 MOV(Main Oxygen Valve)를 3D 프린팅 기술로 제작하여 기존의 주조, 단조용접 등으로 제작된 MOV 와 성능을 비교하였다. MOV 는 한국형 발사체의 엔진에서도 동일한 용어를 사용하고 있다. MOV 는 극저온으로 냉각된 산소를 고압으로 공급하며 펌프와 연 소 시 발생하는 엔진의 진동을 이겨내야 하는 파트이다. 따라서 3D 프린팅으로 제작된 MOV 가 정상 작동된다면 엔진의 다른 부위에서도 3D 프린팅으로 제작된 파트의 사용이 가능하다는 것을 나타낸다. 그러면 SpaceX 와 NASA 는 3D 프린팅 기술을 사용할 경우 어떤 이점이 있기에 3D 프 린팅으로 제작된 부품을 로켓엔진에 사용하려고 하는 것일까? SpaceX 의 Elon Musk 는 3D 프린 팅으로 제작된 부품이 기존의 방식에 비해 강도가 높고, 균열에 대한 내구성이 강하고, 연성이 좋으며 재질의 특성에 따른 품질 변수가 적다고 말하고 있다. 또한 전통적인 방식이 준비 과정에 서 제작까지 수개월이 소요되는 것과 달리 3D 프린팅은 이틀 안에 제작이 가능하다고 말한다. 로 켓엔진의 대량생산을 추구하는 SpaceX 입장에서는 짧은 시간에 바로 부품 생산이 가능하다는 점 이 3D 프린팅 기술의 최대 이점일 것이다. 생산 기간 감소는 우주발사체의 발사 비용을 줄이는 역할을 하기도 하며, 비상 상황 발생 시 빠른 대처가 가능하게 해주는 역할을 한다. SpaceX 는 2013 년 유인우주선인 Dragon 의 비상탈출용 엔진인 SuperDraco 엔진의 챔버 제작에 3D 프린팅 기술을 적용하였다[4] . SuperDraco 는 자발 점화가 되는 연료인 NTO/MMH 를 사용하며, 연소 시 챔버 내부압력은 69bar 이며 25 초 동안 연소가 되고 비추력은 235 초이다. SuperDraco 는 사출용 엔진이기에 사출 후 지상 착륙까지 스로틀링(throttling) 조절이 되어야 하기 때문에 엔진은 20% 에서 80%까지 추력 조절이 가능하다. 2014 년 7 월까지 3D 프린팅으로 제작된 SuperDraco 의 연 소기는 80 회 이상, 300 초 이상 연소 유지 시험을 수행하였다. 2015 년 5 월 Dragon 2 의 SuperDraco 엔진을 사용한 사출 시험을 성공적으로 수행하였다.