우주
3D 프린팅 로켓 추진제, 고체 연료를 다시 경쟁력 있게 만들다
로켓과 미사일을 추진할 때, 두 가지 다른 종류의 추진제가 사용될 수 있습니다: 액체 추진제 또는 고체 추진제.
고체 추진제는 내구성이 뛰어나고 취급이 용이하지만, 유연성이 상대적으로 부족해 방향 제어나 추력 변화를 구현하기 어렵습니다.
반면 액체 추진제는 다재다능하지만 비용이 많이 들고 취급이 복잡하며, 대규모 폭발 위험이 높습니다. 스페이스X가 이를 “예정되지 않은 급속 해체”라고 부르기도 했습니다.
그럼에도 불구하고, 낮은 성능 때문에 고체 추진제는 주로 수십 년 동안 안전하고 안정적으로 보관할 수 있는 화학 물질이 필요한 미사일 및 기타 군사 장비에 사용되어 왔습니다. 그리고 이러한 로켓용 추진제 생산 기술은 지난 60년간 거의 변하지 않았습니다.
하지만 3D 프린팅 회사 Chromatic 3D Materials가 새로운 유형의 3D 프린팅 고체 추진제를 발명하면서 상황이 달라졌습니다. 이는 기존 장점은 그대로 유지하면서 이 추진 방식이 달성할 수 있는 범위를 근본적으로 바꿀 수 있습니다.
고체 vs 액체 추진제
모든 로켓 추진제는 반응성이 높고 에너지가 풍부한 화학 물질과 산화제를 혼합하여, 그 에너지를 제어된 방식으로 방출하도록 합니다.
액체 추진제는 연료와 산화제를 별도의 액체 형태로 저장하고, 이를 연소실에 펌핑합니다. 이를 통해 로켓은 액체 흐름을 제어하여 엔진을 스로틀링, 정지 또는 재시동할 수 있습니다.
대부분의 액체 추진제는 액체 산소와 수소와 같은 극저온 유체, 혹은 액체 메탄, 하이드라진 등입니다.
반면 고체 추진제는 연료와 산화제를 하나의 사전 혼합된 고체 혼합물로 결합합니다. 점화되면 설계된 속도에 맞춰 연료가 점진적으로 소모되며, 스로틀링이 불가능하고 중단하거나 재시동할 수 없습니다.
출처: Drishtiias
이 때문에 고체 추진제 기술은 보다 미세한 추진이 필요한 많은 응용 분야에 본질적으로 덜 실용적입니다.
하지만 다음과 같은 몇 가지 핵심 장점 때문에 오늘날까지도 계속 사용되고 있습니다:
- 점화되지 않는 한 고체 혼합물은 매우 안정적이며, 단순한 보관 조건에서도 수십 년 동안 기능을 유지할 수 있습니다.
- 배관, 밸브, 펌프가 없어 기계적 복잡성이 매우 낮아, 예상치 못한 방식으로 고장날 가능성이 적고 신뢰성이 높습니다.
- 설계가 단순해 비용이 낮으며, 특히 재사용이 불가능한 설계에서 비용 절감 효과가 큽니다.
이러한 차이점은 두 추진제 기술 사이에 분열을 일으켰습니다.
고체 추진제는 여전히 미사일, ICBM, 그리고 제어가 거의 필요 없는 일회용 로켓 부스터에 사용되어 비용을 절감하고 안전성을 향상시킵니다.
액체 추진제는 우주 로켓 및 기타 우주 임무, 그리고 일부 군사 응용 분야, 예를 들어 러시아 ICBM 설계 등에 사용됩니다.
고체 추진제 재창조
고전 고체 추진제의 한계
고체 추진제 로켓을 제작할 때, 연료와 산화제는 두꺼운 슬러리 형태로 혼합되어 미리 제작된 로켓 케이싱에 직접 부어집니다. 이후 며칠에서 몇 주 동안 열을 가해 경질의 고무 같은 암석 형태로 경화시킵니다.
대형 금속 막대(맨드렐)는 일반적으로 주형 중앙에 배치한 뒤, 고체화가 완료되면 제거되어 연소실을 위한 중공 채널을 남깁니다. 이 구멍은 이후 점화 전하로 채워져 연소실을 형성합니다.
출처: L3Harris
이 방법은 60년 이상 검증되어 왔지만, 심각한 단점이 존재합니다.
첫 번째 문제는 혼합 과정에서 케이싱 근처에 작은 기포나 균열이 생길 수 있다는 점입니다. 이는 연료가 점화될 때 비행 중 폭발을 일으킬 위험이 있습니다.
두 번째 문제는 맨드렐을 제거할 때 균열이 발생할 수 있다는 점이며, 이는 주조 가능한 형태를 제한해 다양한 속도와 추력 옵션을 줄입니다.
고체 추진제 3D 프린팅
Chromatics 3D Materials는 반응성 압출 적층 제조에 초점을 맞춘 기업으로, 프린터 노즐에서 나오자마자 화학 반응을 통해 고체화되는 소재를 3D 프린팅합니다. 초기에는 폴리우레탄 및 고무와 같은 탄성체를 사용했습니다.
따라서 이 공정은 거의 모든 다른 3D 프린팅 기술과 달리 용융, 레이저, 후처리 과정을 전혀 사용하지 않습니다. 프린터는 화학 혼합물을 펌프질하여, 배출되는 즉시 거의 즉시 반응하고 경화됩니다.
2026년 4월 28일, 회사는 새로운 소재: 고체 추진제에 대한 3D 프린터 테스트를 완료했다고 발표했습니다.
이는 1년 전 회사가 ITAR 인증(International Traffic Arms Regulation)을 획득했다는 발표와 이어집니다. 이는 회사가 장기적인 계획의 일환으로 진행하고 있음을 보여줍니다.
“ITAR 인증 획득은 우리 회사 성장에 있어 중대한 순간을 의미합니다. 이 등록은 방위 및 항공우주 고객에게 서비스를 제공하는 능력을 강화할 뿐만 아니라, 적층 제조 분야에서 최고 수준의 보안 및 품질 기준을 유지하려는 우리의 헌신을 입증합니다.”
회사는 고체 추진제를 완전히 재창조한 것은 아니지만, 화학 조성을 조정해 3D 프린팅에 적합하도록 만들었습니다. 이는 오래 걸리고 에너지 집약적인 경화 과정과 중앙 맨드렐 형태에 의해 제한되던 가능성을 크게 확장합니다.
“고체 로켓에서 연료 중앙의 중공 코어 형태는 연소 방식과 생성되는 추력을 결정합니다. 3D 프린팅은 몰드로는 만들 수 없는 ‘불가능한’ 내부 형태를 구현하게 해, 더 멀리 혹은 더 효율적으로 비행하는 로켓을 만들 수 있게 합니다.”
3D 프린팅 고체 추진제의 잠재력
눈부신 초기 결과
2026년 4월 알라바마주 오페키아에 위치한 Integrated Solutions for Systems (IS4S) 시험장에서는 테스트가 진행되었으며, 추진제는 뛰어난 연소 및 추진 잠재력을 보여주었습니다. 특히 1800psi 이상의 연소 압력을 구조적 파손 없이 견딜 수 있었습니다.
현재 결과를 바탕으로 Chromatic의 소재는 미국 로켓 무기고의 약 90%를 동등한 속도와 사거리를 갖춘 상태로 추진할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 이를 더욱 향상시킬 여지도 있습니다.
“이 추진제는 최고 성능을 내는 기존 추진제와 견줄 만한 에너지 적재 수준을 달성하면서, 고압 연소 환경을 견딜 수 있는 구조적 완전성을 제공합니다.”
새로운 설계 가능성
추진제를 구조 부품에 직접 통합함으로써 불필요한 질량을 줄이고, 보다 효율적인 내부 기하학을 구현하며, 추력 특성을 정밀하게 맞춤화할 수 있습니다.
이 제조 방식은 전통적인 방식보다 본질적으로 우수합니다.
또한 이 기술은 중국 국가핵심실험실인 State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering에서도 연구되고 있으며, “Additive manufacturing of solid propellants: Exploring the frontier of solid propulsion systems”라는 제목의 논문을 발표했습니다.
또 다른 가능성은 3D 프린팅 고체 추진제가 동일 로켓 내에서 서로 다른 연료 유형을 혼합할 수 있게 한다는 점입니다. 비록 가변량 액체 추진제만큼 유연하지는 않지만, 비행 단계별로 속도와 추력을 변화시키는 것이 가능해집니다.
이러한 가능성의 결과는 더 가벼운 추진 시스템, 높은 성능, 더 긴 사거리, 그리고 향후 임무에 대한 더 큰 운용 유연성을 제공할 수 있습니다.
3D 프린팅 고체 추진제 적용 분야
현재 Chromatics 3D Materials는 자사에서 프린팅한 연료로 추진되는 미사일에 대한 방위 계약을 명확히 노리고 있습니다. 미국의 무기고가 우크라이나와 이란 전쟁으로 고갈되고 있는 상황에서, 이는 제한된 공급망 문제를 해결하고 미사일 생산 속도를 높이는 해답이 될 수 있습니다.
이 방법은 기존 시스템 및 화학 물질과 호환되므로 초기 계약은 알려진 설계와 함께 진행될 가능성이 높습니다. 그러나 장기적으로는 더 멀리 날고, 더 강력히 타격하며, 더 빠르게 생산할 수 있는 혁신적인 설계가 이 기술의 주요 기여가 될 것입니다.
미국 방위 예산이 빠르게 1.5조 달러 규모로 성장할 것으로 예상됨에 따라, 이는 회사에 매우 수익성 높은 기회가 될 수 있습니다.
또 다른 옵션은 이러한 연료를 우주 시스템에 통합하는 것으로, 예를 들어 우주 정거장의 비상 탈출 포드나 미래 달 기지와 같은 용도에 활용될 수 있습니다. 재료의 내구성은 오늘날 선호되는 불안정한 액체 연료보다 우수한 선택지를 제공합니다.
고체 추진제 로켓에 대한 투자
L3Harris Technologies Inc
(LHX )
최근 로켓 분야에 대한 금융 시장의 관심은 재사용 가능한 로켓, 특히 Rocket Labs (RKLB ) (우리 투자 보고서를 보려면 링크를 클릭하세요)와 곧 상장될 SpaceX에 집중되어 있습니다.
하지만 3D 프린팅 고체 추진제와 같은 새로운 기술은 이러한 설계의 가치를 높이고 향후 더 널리 사용될 가능성을 열어줄 수 있습니다.
2023년 7월에 미사일 엔진 개발업체 Aerojet Rocketdyne을 47억 달러에 인수한 이후, L3 Harris는 미사일 생산을 중심으로 4번째 부서를 추가했습니다.
이와 더불어 L3 Harris는 군사 통신 분야의 선두주자로, 군 지휘용 “미션 시스템”과 위성 및 우주 센서를 통합하고 있습니다.
출처: L3Harris
이는 회사가 고체 연료를 사용하는 미사일에 대한 수요 급증으로부터 이익을 얻을 수 있는 완벽한 위치에 있음을 의미합니다.
최근 급증한 수요에 대응하기 위해 L3Harris는 국방부(DoW)와 최초로 제안된 파트너십을 발표했습니다. DoW는 전환우선주 형태로 L3Harris의 미사일 솔루션 사업에 10억 달러를 투자할 예정입니다.
그 후 L3Harris는 2026년 하반기에 미사일 솔루션 사업을 IPO할 계획이며, 이는 어느 정도 Aerodyne Rocketdyne을 재현하되 L3Harris의 기타 첨단 기술도 함께 포함하는 형태가 될 것입니다. IPO 이후에도 L3Harris는 미사일 솔루션 사업에 대한 지배 지분을 유지합니다.
출처: L3Harris
L3Harris는 2025년 여름에 Red Wolf 미사일 개념을 공개했습니다. 이 설계는 기존 장거리 순항 미사일이 100만 달러가 넘는 비용을 차지하는 것에 비해, 한 대당 약 30만 달러에서 40만 달러 수준으로 비용을 크게 낮출 수 있습니다.
여기서도 연료 설계 개선은 생산 속도를 높이고 비용을 절감하며 성능을 향상시키는 데 크게 기여할 수 있습니다.
출처: The War Zone
미사일 부문의 향후 IPO는 이 테마에 직접 투자할 수 있는 추가 가치를 열어줄 것이며, 미국뿐 아니라 동맹국들도 향후 위협에 대비해 대규모 방공 재고를 구축함에 따라 L3Harris 주가에도 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.
L3Harris는 또한 다른 방위 기업이나 규모가 확대되는 군대에 대한 주문 증가로 혜택을 받을 것이며, 이는 보안 라디오, 네트워크 용량, 드론 및 기타 센서 등을 제공하면서 전체 파이의 작은 조각을 차지하게 됩니다. 최종 무기 시스템이 무엇이든 거의 관계없이 말이죠.
(L3 Harris에 대한 자세한 내용은 저희가 해당 기업에 전념한 투자 보고서에서 확인하실 수 있습니다.)
최신 L3Harris Technologies Inc (LHX) 주식 뉴스 및 개발
도시, 드론 및 기타 센서 등, 거의 모든 분야에서 작은 조각을 차지하며, 최종적으로 선택되는 무기 시스템에 거의 관계없이. (L3 Harris에 대한 자세한 내용은 저희가 해당 기업에 전념한 투자 보고서에서 확인하실 수 있습니다.) 최신 L3Harris Technologies Inc (LHX) 주식 뉴스 및 개발
