[더테크 이지영 기자]  한국 연구진이 인류의 장기 우주 탐사 시대를 앞당길 차세대 방사선 차폐 소재를 개발했다. 한국과학기술연구원과 한국과학기술원 공동 연구팀이 고에너지 입자인 우주 방사선으로부터 우주인을 보호할 수 있는 ‘질화붕소 나노튜브(BNNT) 필름’을 구현했다고 6일 밝혔다.

우주 방사선은 세포와 DNA를 손상시켜 암을 유발하며, 특히 표면에서 반사되어 생기는 2차 중성자는 일반 방사선보다 최대 20배 이상 해롭다. 기존 차폐 소재인 알루미늄은 일정 두께 이하에서 오히려 2차 중성자를 만들어내는 부작용이 있어, 가볍고 강하면서 중성자 차폐력이 뛰어난 새로운 대체 소재 개발이 요구돼왔다.

연구팀은 비누 성분의 일종인 계면활성제를 이용해 BNNT가 물속에서도 엉기지 않고 안정적으로 분산되는 기술을 확보했다. 이를 기반으로 BNNT를 고농도 액정 형태로 제조해 자연스럽게 한 방향으로 정렬시켰고, 이 과정을 통해 정렬도와 밀도가 모두 높은 고성능 BNNT 필름 제작에 성공했다. 완성된 필름은 기존 대비 3배 이상 높은 밀도와 약 3.7배 향상된 중성자 차폐 성능을 보였으며, 유연성과 기계적 강도 또한 대폭 개선됐다.

NASA와 공동으로 수행한 시뮬레이션 결과, BNNT 필름은 동일 질량 대비 알루미늄보다 약 15% 높은 방사선 차단 효율을 기록했다. 특히 2차 중성자 차폐 성능이 탁월해, 적절한 두께로 적용할 경우 달 탐사 우주비행사에게 국제우주정거장(ISS) 수준의 방사선 안전 환경을 제공할 수 있는 것으로 분석됐다. 이 성능은 탐사 임무 기간을 최대 두 배까지 연장시킬 수 있는 수준이다.

이번 기술은 우주선의 경량 차폐 구조물, 달·화성 기지의 방호막, 고성능 우주복 소재 등으로의 확장 가능성이 높다. 연구진은 BNNT 필름이 ‘뉴 스페이스’ 시대의 핵심 방호 기술로 자리 잡아 인류의 안전한 우주 활동에 기여할 것으로 기대하고 있다.

장세규 KIST 박사는 “BNNT의 제조 공정 한계를 극복해 고밀도·고정렬 필름을 구현한 것은 큰 기술적 성취”라며 “우주뿐 아니라 항공, 국방, 원자력 발전 등 다양한 첨단 산업 분야에서 활용될 다재다능한 미래형 소재로 발전할 가능성이 크다”고 밝혔다.