Q. 3d프린터는 만들때 어떤 과학전원리인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.잉크젯프린터에서 디지털화된 파일이 전송되면 잉크를 종이 표면에 분사하여 2D 이미지(활자나 그림)를 인쇄하는 원리와 같다. 2D 프린터는 앞뒤(x축)와 좌우(y축)으로만 운동하지만, 3D 프린터는 여기에 상하(z축) 운동을 더하여 입력한 3D 도면을 바탕으로 입체 물품을 만들어낸다.입체 형태를 만드는 방식에 따라 크게 한 층씩 쌓아 올리는 적층형(첨가형 또는 쾌속조형 방식)과 큰 덩어리를 깎아가는 절삭형(컴퓨터 수치제어 조각 방식)으로 구분한다. 적층형은 파우더(석고나 나일론 등의 가루)나 플라스틱 액체 또는 플라스틱 실을 종이보다 얇은 층(레이어)으로 겹겹이 쌓아 입체 형상을 만들어내는 방식이다. 레이어가 얇을수록 정밀한 형상을 얻을 수 있고, 채색을 동시에 진행할 수 있다. 절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아내 입체 형상을 만들어내는 방식이다. 적층형에 비하여 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만, 재료가 많이 소모되고 채색 작업을 따로 해야 하는 것이 단점이다.제작 단계는 모델링(modeling), 프린팅(printing), 피니싱(finishing)으로 이루어진다. 모델링은 3D 도면을 제작하는 단계로, 3D CAD(computer aided design)나 3D 모델링 프로그램 또는 3D 스캐너 등을 이용하여 제작하는 것이다. 프린팅은 모델링 과정에서 제작된 3D 도면을 이용하여 물체를 만드는 단계로, 적층형 또는 절삭형 등으로 작업을 진행하는 것이다. 이때 소요시간은 제작물의 크기와 복잡도에 따라 다르다. 피니싱은 산출된 제작물에 대해 보완 작업을 하는 단계로, 색을 칠하거나 표면을 연마하거나 부분 제작물을 조립하는 등의 작업을 진행하는 것이다.
Q. 위성 발사시 고체연료는 어떤 역활을 하기에 이슈가 되는 것일까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.고체연료 우주발사체는 액체연료보다 연소 효율이 조금 떨어지지만 보다 저렴하고, 연료를 넣어둔 채 오랫동안 보관할 수 있다. 이는 우주발사체뿐만 아니라 탄도미사일이 필요로 하는 요건에 해당한다.우주발사체를 만들면서 일단 대형 고체연료 로켓모터 개발에 성공하고 나면, 그 모터로 1단 발사체를 만들고 2~3단을 무엇으로 만드느냐에 따라 결과물이 달라진다. 액체연료 로켓을 더 넣고 마지막에는 위성을 넣는 쪽으로 발전시키면 우주발사체다. 탄두와 함께 유도장치를 넣는 쪽으로 발전시키면 탄도미사일이 된다.그렇기에 고체연료로 우주발사체를 만들 때는 혼합형으로 만들기도 한다. 1단은 고체연료, 2단이나 3단부터는 액체연료를 쓰는 식이다. 위성을 궤도에 올리려면 정밀한 조정이 필요해서다.