강철보다 강하다? 금속으로 만든 신소재

영화 속 세계에선 적으로부터 공격을 받아도 꿈쩍도 안 하는 장갑차 같은 게 등장한다. 실제로 완전한 방탄 차량을 만들 수 있을까. 만들 수도 있겠지만 문제는 무거워 이동하기 어려워진다는 다른 문제가 생길 수 있다.

이런 가운데 미국 노스캐롤라이나주립대학 연구팀이 새로 개발한 소재가 복합 금속 발포체 CMF(composite metal foam)다. 티타늄과 합금 등을 테두리에 둘러싼 작은 탁구공 같은 금속공 모임이라고 할 수 있다.

세라믹과 얇은 알루미늄 판 사이에 CMF 소재를 끼운 복합 패널은 무거운 강철 갑옷과 같은 방탄성을 기대할 수 있다고 한다. 기광총이 발사하는 것 같은 강력한 철갑탄을 이용한 테스트에서도 총알 속도가 514m/sec 정도라면 뒷면 판은 거의 변형이 없다. 801m/sec에서도 관통하지 않는다고.

초당 500∼885m라는 속도로 날아오는 0.50 구경 총알과 0.50 구경 철갑탄. 그 결과 CMF 소재 복합패널은 총알을 맞으면 형태를 무너뜨리며 총알 에너지의 최대 75%를 흡수하고 철갑탄이라면 78%를 흡수할 수 있었다고 한다. 같은 방탄 능력을 기대할 수 있는 강철 패널은 적어도 중량이 2배는 나간다.

이 새로운 CMF 소재는 장갑차 안전성이나 조종성, 연비 향상, 대폭적인 경량화, 강철보다 필요한 재료가 훨씬 덜하다는 장점을 기대할 수 있다. 연구팀은 세라믹과 알루미늄 두께를 최적화한 패널에 다양한 레이어를 적용하고 접착제를 개선해 더 경량화할 수 있다고 보고 있다. 또 CMF 소재는 X선과 감마선, 중성자선을 차단하는 데에도 효과적이라는 사실이 발견됐고 강철 판보다 2배에 이르는 온도까지 불이나 열을 견딜 수 있다고 한다.

CMF 소재는 앞으로 군사 분야에 그치지 않고 우주선을 우주 쓰레기나 방사선으로부터 보호해주는 역할도 기대할 수 있다. 심지어 자동차를 더 안전하게 해주는 등 다양한 용도를 생각해볼 수 있다. 스마트폰 소재로 쓰게 된다면 물리적인 의미에서 더 이상 단말 보호가 필요 없어질지도 모를 일이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.