우주왕복선 단열타일, 1200도 초고온도 견딘다

미 항공우주국 나사(NASA)가 1981년부터 2011년까지 운용한 유인 우주왕복선은 우주비행사를 태우고 지구와 우주를 넘나들며 다양한 물자를 보내거나 실험을 실시했다. 이런 우주왕복선에 사용한 내열 타일은 고성능이 요구됐고 무려 1200도 이상 초고온으로 가열한 상태에서도 인간이 맨손으로 만져도 될 만한 단열성이 있었다고 한다.

우주왕복선은 원래 반복 재사용할 수 있는 유인 우주선 콘셉트로 개발한 것이다. 따라서 1회용 외부 연료탱크를 뺀 본체 부분은 우주에서 귀환한 뒤 다시 사용하는 걸 요구받았다. 일단 우주 공간에 도달한 우주왕복선이 지구로 귀환할 때 진공에 가까운 우주에서 지구가 두꺼운 대기층에 진입하는 대기권 재돌입을 견뎌야 한다. 우주왕복선이 대기권에 재돌입할 때의 열은 1600도 이상이다. 하지만 본체에 이용하는 알루미늄은 200도 가량 열에 열화되기 때문에 본체를 초고온에서 보호하는 내열 타일 개발은 우주왕복선 개발에서 중요했다.

그래서 개발된 게 단열재다. 실리카유리 섬유를 이용한 내열 타일이 그것. 석영을 원료로 하는 실리카는 뛰어난 단열 성능을 자랑하기 때문에 우주왕복선 본체를 내열 타일로 덮으면 대기권 재돌입을 할 때 기본 알루미늄을 보호할 수 있었다.

영상을 보면 선반에 놓인 회색 큐브를 사람이 집는다. 이는 우주왕복선에 이용한 내열 타일 일종인 LI-900이다. LI-900은 순도 99.9% 실리카 유리 섬유를 스펀지에 더한 소재로 체적 94%를 공기가 차지하고 있다.

영상 속 기계 내부 온도는 무려 1204도에 달한다. 초고온으로 가열한 LI-900은 오렌지색으로 빛나는데 장갑도 끼지 않은 상태에서 맨손으로 만진다. LI-900이 이렇게 높은 단열 성능을 발휘하는 건 실리카 유리 섬유 자체도 높은 단열성이 있지만 체적 중 94%를 차지하는 공기도 높은 단열성을 갖고 있기 때문이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.