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누리호의 부품 국산화율은 95% 이상이지만 정작 부품을 만드는 특수강과 합금 등 핵심 소재는 대부분 수입에 의존한다. 업계에서는 일부 범용 소재를 제외하면 우주항공용 특수강의 수입 의존도가 사실상 99%에 달한다는 분석도 나온다.
포항공과대학교(포스텍) 학생창업팀 아스트로맷(AstroMat)은 이 같은 우주 소재의 해외 의존 문제를 AI(인공지능)와 실험 자동화로 해결한다. 우주 발사체와 위성 부품이 사용되는 온도·하중·중량·비용 조건에 맞춰 새로운 합금을 설계하고 이를 실제 부품으로 제작하는 것이 목표다.
기존 신소재 개발은 연구자의 경험과 감각에 의존하는 경우가 많았다. 합금 조성을 바꾸고 소재를 제조한 뒤 물성을 확인하는 시행착오를 반복해야 한다. 소재 개발에만 5년 이상 걸리고 실제 상용화까지는 10~20년이 소요되기도 한다.
아스트로맷은 AI 기반 합금 역설계와 자동화 실험을 결합해 후보 소재를 탐색하고 초기 성능을 검증하는 기간을 6주까지 줄인다는 전략이다. 소재 개발의 출발점도 합금 조성이 아닌 고객사의 요구 성능으로 바꾼다.
예를 들어 고객사가 로켓 노즐에 필요한 온도와 압력, 하중, 무게, 가격 등의 조건을 제시하면 AI가 목표 물성을 충족할 수 있는 합금 조성 후보를 생성한다. 이후 문헌과 열역학 데이터를 검토하고 후보 조성별 물성과 제조 공정을 예측한다.
AI가 제시한 후보는 자동화 장비를 통해 제조·평가한다. 실험 결과는 다시 학습 데이터로 축적해 다음 소재 설계에 반영한다. 설계부터 제조·평가, 데이터 학습까지 하나의 폐쇄형 반복구조로 연결하는 '클로즈드 루프' 방식이다.
또 금속 3D프린팅 기술인 LPBF(Laser Powder Bed Fusion)도 활용한다. 레이저로 금속 분말을 선택적으로 녹여 부품을 층층이 쌓는 기술로 복잡한 형상의 우주 부품을 제작하는 데 적합하다.
김래언 아스트로맷 대표는 "AI로 찾은 합금을 분말화하고 3D프린팅으로 시제품을 제작해 고객사의 실제 사용 환경에서 검증할 계획"이라고 했다.
철 기반 중엔트로피합금 'Astromat-1' 선행연구 완료
아스트로맷의 첫 번째 선행 소재는 철 기반 중엔트로피합금인 'Astromat-1'이다. 여러 크기의 서로 다른 미세조직을 결합한 '계층적 이종구조'를 적용해 강도와 연성, 고온 특성을 동시에 확보하는 설계 전략이 활용됐다.
일반적인 고온 합금에는 니켈이나 코발트가 주로 사용된다. 고온에서 우수한 성능을 유지하지만 가격이 비싸고 밀도가 높다는 한계가 있다. 대표적인 니켈계 초합금인 인코넬은 고온 내구성은 뛰어나지만 무게와 비용이 우주 발사체의 경량화와 원가 절감에 부담으로 작용한다.
Astromat-1의 기반이 된 선행연구에서는 철을 중심으로 합금을 설계해 경제성과 경량화를 높였다. 연구 결과 고온과 상온에서 기존 고온 상용 소재와 유사한 수준의 기계적 성능을 보이면서도 제조비용은 절반 수준으로 낮추고, 무게는 순수 철보다 가벼운 수준을 구현했다.
해당 연구는 재료공학 분야 국제학술지 '악타 머티리얼리아'와 '머티리얼즈 사이언스 앤드 엔지니어링 A'에 각각 게재됐다. 아스트로맷은 이 연구를 토대로 우주 발사체와 위성 구조물의 사용 조건에 맞춘 소재로 기술을 고도화하고 있다.
다만 Astromat-1은 현재 연구실 단계의 선행 소재다. 실제 우주 발사체에 적용하기 위해서는 극한 온도와 진공 등 우주환경에서의 물성 검증, 공인 인증, 부품 제작과 발사 이력인 '스페이스 헤리티지' 확보가 필요하다.
김래언 대표는 "국내 소형 발사체 기업과 연구기관을 대상으로 PoC(기술검증)를 추진할 것"이라며 "우선 시제품용 소재와 시험 부품을 공급하고, 실제 환경에서 성능을 확인한 뒤 소재의 대량생산 가능성과 양산 공정을 검토하겠다"고 말했다.
오는 30일 코엑스서 과기특성화대 6곳 출전, 학생·교원창업 12개사 격돌
아스트로맷은 오는 30일 서울 삼성동 코엑스 B홀 플러스 스테이지에서 열리는 '2026 K-딥테크 스타트업 왕중왕전' 결선(참관신청 : https://forms.gle/McNBqdiBts8RJazVA)에 포스텍 학생창업팀 대표로 출전한다.
올해로 5회째를 맞은 왕중왕전은 머니투데이 스타트업 미디어 플랫폼 '유니콘팩토리'가 주관하고 KAIST(한국과학기술원), DGIST(대구경북과학기술원), UNIST(울산과학기술원), GIST(광주과학기술원), 포스텍(포항공과대학교), KENTECH(한국에너지공과대학교)가 공동 주최한다.
심사위원단에는 삼성 C랩 아웃사이드와 GS벤처스, 에코프로파트너스, L&S벤처캐피탈, LB인베스트먼트, 블루포인트파트너스, 시리즈벤처스, 씨엔티테크, 한국과학기술지주, 연구개발특구진흥재단 등 딥테크 투자·사업화 전문가들이 참여한다.
대기업 CVC(기업형 벤처캐피털)부터 딥테크 전문 VC, 초기투자 AC(액셀러레이터), 공공 기술사업화 기관까지 참여해 기술의 사업화 가능성과 투자 매력도를 종합적으로 살핀다.
결선은 교원·학생창업 부문별 6개씩 총 12개팀이 올랐다. 실제 투자유치 IR(기업설명회) 방식으로 팀별 10분 발표와 10분 질의응답을 진행하며 기술성 30점, 시장성 20점, 사업성 40점, 팀 역량 10점을 합산해 평가한다.
대상은 교원·학생창업 부문에서 각각 1개팀을 선정한다. 대상 2개팀에는 부총리상인 과학기술정보통신부 장관상과 상금 300만원이 수여된다. 우수상 4개팀에는 연구개발특구진흥재단 이사장상과 상금 100만원, 장려상 6개팀에는 머니투데이 대표상과 상금 50만원이 각각 주어진다.
수상팀에는 CVC 오픈이노베이션 연계와 글로벌디지털혁신네트워크(GDIN) 해외진출 프로그램 참여 시 가점 등의 혜택이 제공된다. 수상 여부와 관계없이 결선에 오른 12개팀에는 기업 홍보와 전문가 컨설팅, 투자사 네트워킹 등 1년간의 후속 스케일업 프로그램이 지원된다.
<제5회 K-딥테크 스타트업 왕중왕전 참관신청>
-일시: 10월 30일(금) 9:30~17:00
-장소: 서울 코엑스 B홀 PLUS STAGE
-대상: 딥테크 분야 스타트업 및 투자VC 심사역
-주최: 카이스트, 디지스트, 유니스트, 지스트, 포스텍, 켄텍, 머니투데이 유니콘팩토리
-신청 : https://forms.gle/McNBqdiBts8RJazVA
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