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우주 열폭풍을 막아라! 고온 내구성·전파흡수 기능을 동시에 갖춘 초경량 하이브리드 복합소재 개발
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신기술 소개
작성일
2026-02-23
조회수
145
첨부파일
우주 열폭풍을 막아라! 고온 내구성·전파흡수 기능을 동시에 갖춘 초경량 하이브리드 복합소재 개발

90% 이상 전파흡수율 유지… 극한 고온·산화 환경 대응 차세대 구조재 상용화 기대

 





초물성전도소재연구센터 문숙영 박사


   KIST 연구진이 고온·산화 극한 환경에서도 구조 안정성과 전파흡수 성능을 동시에 유지할 수 있는 초경량 하이브리드 복합소재 기술을 개발했다. 이번 성과는 우주항공, 방산, 극초음속 플랫폼 등 첨단 산업 분야에서 요구되는 고온 내구성과 스텔스 기능을 통합한 다기능 구조재 구현 가능성을 제시했다는 점에서 주목받고 있다.

   탄소 기반 경량 복합재는 높은 비강도와 경량성으로 항공우주 및 방산 분야에서 핵심 소재로 활용되고 있지만, 극한 고온 환경에서는 표면 열화와 산화 손상으로 인해 구조 안정성이 저하되는 한계가 있었다. 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 세라믹 보호 계면을 정밀 제어하는 기술을 개발하고, 보호층 형성 과정에서의 화학적 전이와 내부 미세구조 변화를 체계적으로 규명했다.

   연구 결과, 보호 세라믹층은 단순 코팅이 아니라 기지 재료와 점진적으로 결합 상태를 변화시키며 형성되는 ‘하이브리드 계면 구조’를 형성하는 것으로 확인됐다. 일정 조건에서 형성된 보호층은 연속적이고 안정적인 방어막을 구축해 고온 산화 환경에서도 구조적 열화를 효과적으로 억제하는 것으로 나타났다.




[그림 1] 고온·산화 환경 대응 초경량 하이브리드 복합소재 개념 및 성능 검증

 

 

   특히 이번에 개발된 복합소재는 90% 이상의 전파흡수율(Radar Absorption Rate)을 확보했으며, 고온·산화 환경에 노출된 이후에도 흡수 성능이 안정적으로 유지되는 것이 확인됐다. 이는 구조 강도와 경량성뿐 아니라 전파 은폐 기능까지 동시에 구현한 다기능 복합소재(multifunctional composite)라는 점에서 산업적 가치가 크다.

   일반적으로 전파흡수 소재는 고온 환경에서 산화 또는 미세구조 변화로 인해 흡수 특성이 저하되는 한계가 있으나, 이번 기술은 계면 안정화를 통해 고온 환경에서도 전파흡수 성능을 유지할 수 있도록 설계됐다. 이는 극초음속 플랫폼, 재진입체 외피, 무인기 구조재 등에서 요구되는 ‘고온 환경 대응 스텔스 구조재’ 구현 가능성을 보여준다.





                                            [그림 2] 반응 시간에 따른 EMI 차폐 성능 및 계면 조성 변화


   또한 연구진은 공정 조건에 따른 계면 안정성과 내부 구조 건전성의 균형을 과학적으로 규명했다. 보호층이 충분히 안정화된 이후 과도한 열 노출이 지속될 경우 내부 미세구조에서 기공 형성 및 미세 균열이 발생할 수 있다는 사실을 확인함으로써, 산업 적용을 위한 최적 공정 조건을 제시했다는 점에서도 의미가 크다.

 

   이번 기술은 다음과 같은 산업 분야에서 활용 가능성이 기대된다.

1. 우주 재진입체 및 극초음속 플랫폼 열차폐·전파차폐 구조재

2. 방산용 스텔스 구조 부품 및 고신뢰성 외피 소재

3. 고온 환경 대응 항공우주 구조 부품

4. 고온 산업 설비용 전자파 차폐 경량 구조재

 

   연구진은 “이번 성과는 고온 내구성과 전파흡수 기능을 동시에 확보한 초경량 하이브리드 복합소재 기술이라는 점에서 산업적 파급력이 크다”며 “향후 기업과의 협력을 통해 대면적 공정 확장 및 실증 평가를 거쳐 기술이전과 상용화를 추진할 계획”이라고 밝혔다.

   이번 연구는 고온 극한 환경 대응 소재 분야에서 국내 기술 경쟁력을 한 단계 끌어올릴 수 있는 핵심 기반 기술로 평가받고 있다.

*한국/미국특허출원


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