전투기 엔진, 고온을 이겨내야 강한 무기가 된다
전투기 엔진은 단순한 동력 장치가 아니라 극한의 조건에서 작동하는 고성능 장비다. 민항기와는 달리 순간적인 고속 기동과 급가속을 반복해야 하기 때문에, 엔진 내부에서는 엄청난 열이 발생한다. 이 과정에서 온도는 섭씨 1,300도를 넘어가며, 부품이 녹거나 손상되지 않고 견디는 것이 핵심이다.
특히 전투기 엔진은 수천 시간 이상 정비 없이 운용돼야 하기 때문에 내열성과 내구성이 동시에 확보돼야 한다. 세계 항공 선진국들이 수십 년간 집중적으로 연구해온 이유가 바로 여기에 있다. 한국 역시 이 기술을 확보하지 않으면 독자적인 전투기 엔진 개발이 사실상 불가능하다.
내열 합금만으로는 한계…이제는 ‘코팅’이 핵심이다
두산그룹은 가스터빈 개발을 통해 1,100도 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 내열 합금 기술을 확보했다. 그러나 아무리 좋은 금속이라도 1,800도 이상에서는 녹아내리는 한계가 명확하다. 그래서 선진국들은 합금 자체보다 그 위에 덧입히는 ‘코팅 기술’에 집중하고 있다.
고온에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 수십 가지 특수 코팅을 적용하며, 이를 정밀하게 입히기 위해 플라즈마 공정까지 동원하는 것이 일반적이다. 한국은 지금까지 이 코팅 기술에서는 다소 뒤처져 있었다. 내열 금속은 갖췄지만, 이를 보호하는 기술이 부족했던 셈이다.
한밭대 연구팀, ‘머리카락보다 얇은’ 나노 코팅 기술 개발
이런 상황에서 한밭대학교 연구팀이 개발한 나노 코팅 기술은 매우 중요한 성과로 평가받고 있다. 연구팀은 보론과 실리콘 기반의 복합 소재를 이중으로 코팅해 나노 결정립 구조를 가진 새로운 보호층을 만들었다. 이 기술은 섭씨 1,300도 이상의 고온에서도 안정적인 내열 성능을 유지하며, 장시간 작동에도 변형이 거의 없었다. 특히 이 기술은 실험 중 우연히 발견된 조합에서 출발해 수년간의 분석과 개선을 거쳐 완성됐다는 점에서도 주목할 만하다. 세종대와 한국생산기술연구원도 협업해 3년간 공동 연구한 끝에 탄생한 성과다. 정밀 기술의 축적이 만들어낸 값진 결실이다.
5개 원소 혼합, 1,700도 이상 가능성까지 열렸다
이번 연구에서 가장 주목받는 부분은 기존과 전혀 다른 방식으로 개발된 새로운 코팅 합금이다. 티타늄, 지르코늄, 리오늄, 몰리브덴, 탄탈럼 등 다섯 가지 원소를 조합해 지금까지 알려지지 않은 형태의 코팅 물질을 구현해냈다. 이 물질은 단순히 고온에 견디는 것을 넘어, 특정 조건에서 기존 기술보다 훨씬 더 높은 열 안정성을 보였다. 현재는 1,300도 수준이지만, 원소 비율을 조절하거나 추가 소재를 투입하면 1,700도 이상의 내열성도 확보할 수 있을 것으로 전망된다. 이는 단순한 기술을 넘어서, 원천 기술 확보의 가능성까지 보여주는 성과다.
미사일, 무인기, 전투기까지 전방위 활용 가능성
현재 개발된 코팅 기술은 미사일, 무인기 엔진에 즉시 적용이 가능하다. 특히 해성 대함 미사일이나 저가형 무인기용 엔진은 짧은 시간만 작동하면 되기 때문에, 고비용의 특수 합금 대신 이 코팅만으로 충분한 성능을 확보할 수 있다. 이는 무기 체계 단가를 크게 낮출 수 있어 방산 수출에도 긍정적인 영향을 미친다. 향후 두산이나 한화와 같은 기업에 기술이전이 이뤄질 경우, 실전 배치가 빠르게 가능해질 것이다.
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