플라스틱의 재생처리와 3D 프린터를 일체화시킨 리파브리케이터(Refabricator) ? 우주선의 물자도 현지 조달하는 시대의 개막, 발사 비용과 플라스틱 쓰레기를 줄이는 신기술에 주목

로켓을 발사할 때에는 중량 1 파운드(약 453 그램) 당 1만 달러의 비용이 소요된다. 때문에 우주를 향할 때에는 화물을 가능한 줄여야 한다.

그렇지만 NASA로서는 예측하지 못한 사태에 대비하기 위해서 이것저것 많은 것을 싣고 싶어하고 있다. 그러한 고민을 3D 프린터로 해결하려는 연구가 진행되고 있다.

2018년 봄에는 국제 우주 스테이션(ISS)에 설치되는 리파브리케이터는 소형 냉장고 크기의 장치이다. 플라스틱을 투입하면 3D 프린터용의 재료로 재생되어서, 필요한 물자를 인쇄할 수 있다.

3D 프린터를 ISS에 처음 설치한 것은 2014년 가을이다. 작년 봄에는 2번째인 적층 조형 설비(additive manufacturing facility)가 설치되었다. 이들 모두 민간의 벤처 기업인 메이드 인 스페이스(Made in Space)에서 개발한 것이다.

단. 이들 3D 프린터는 새로운 플라스틱을 재료로 이용하기 때문에 그 만큼 발사 비용이 소요되고 있다. 이런 문제점 때문에 재활용 기능을 갖춘 리파브리케이터의 차례가 되었다.

일반적인 재활용에서는 플라스틱을 아주 작게 분쇄한 후에 별도의 장치를 사용하려 펠렛 형태의 플라스틱 원료로 재생한다. 그러나 우주 스테이션 내부는 무중력 공간이기 때문에 분말이 발생하여 공기 중을 부유하면 우주 비행사에게 심각한 손상을 유발시킬 수도 있다고 한다.

리파브리케이터는 플라스틱을 파쇄시키는 것이 아니고 용해시켜서 필라멘트로 불리는 3D 프린터용의 소재를 생성시킨다. 이 방법이라면 플라스틱이 받는 손실을 최소화시키면서 여러 번에 걸쳐서 재활용할 수 있는 장점이 있다. 플라스틱 신품과 혼합시키는 경우에도 소재의 순도를 조정할 필요도 없다고 한다.

지상에서 필라멘트를 만들 때에는 혼입물 등의 이유로 부패하는 경우가 많이 발생한다. 한편 리파브리케이터에서는 ‘투입되는 플라스틱이 완전 재생’이 된다고 개발사인 테자즈 언리미티드의 연구개발 책임자인 레이첼 뮬바우어는 밝혔다.

ISS에서 더욱 중요한 것은 우주비행사의 손을 최대한 낭비하지 않는 것이다. NASA의 ‘우주에서 만드는 계획’의 책임자인 니키 워크위저는 “우주에서는 시간이 매우 중요하다.”라고 밝혔다. 리파브리케이터는 거의 모든 공정을 지상에서 출력 데이터를 송신하여 조작하기 때문에 우주비행사는 완성품을 꺼내는 것 만으로 충분하다고 한다.  

리파브리케이터가 재생처리 가능한 것은 현재는 울템(Ultem: Poly ether imide)이라 불리는 강도가 우수한 플라스틱 만이다. 단 우주 공간에서 재활용 가능한 종류가 늘어난다면, 지상에서와 마찬가지로 재활용을 시작하기 전에 소재를 분리할 필요성도 발생할 것이다.

장기적으로는 플라스틱만이 아니고 금속과 인쇄된 전자기판 등도 혼합하여 재생하는 것도 생각하고 있다고 워크위저는 밝혔다. ISS에서 해결해야 할 문제의 4분의 1 이상은 전자제품 관련의 조달과 보충이기 때문이다.

워크하이저에 따르면 미국방성도 NASA의 연구에 주목하고 있다고 한다. 군은 무중력 상태에서 작업하는 것은 아니지만 좁은 공간에서 안전을 충분히 고려하면서 제한 시간 이내에 작업을 완료해야 한다는 것은 공통이기 때문이다.

뮬바우어는 다음과 같이 이야기하고 있다. “ISS에서 안전하게 작업할 수 있게 된다면 지상에서의 작업도 보다 안전하게 될 것이다.”라고 언급했다.

출처: 한국바이오안전성정보센터(KBCH)『바이오화학산업동향(TWB)』

원문출처: http://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2017/09/3d-3.php