NASA, 금속 적층 제조를 위한 우주 기술 연구소 설립

Dec 31, 2023

2023년 4월 17일

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NASA는 공학 및 기후 연구의 중요한 분야에서 기술을 개발하기 위해 두 개의 새로운 연구소를 설립할 것이라고 발표했습니다. 새로운 우주 기술 연구소(STRI)는 미국 대학이 이끄는 팀을 활용하여 NASA의 미래에 중요한 종합 연구 및 기술 개발 프로그램을 만들 것입니다. 대학, 산업체, 비영리 기관의 과학, 공학 및 기타 분야를 통합함으로써 연구소는 초기 단계 기술에 대한 투자를 통해 미래 항공우주 역량에 영향을 미치는 것을 목표로 합니다.

연구 기관 중 하나(Quantum Pathways Institute)는 기후 연구를 지원하는 양자 감지 기술에 중점을 둘 예정입니다. 다른 하나(IMQCAM의 모델 기반 자격 인증 및 적층 제조 인증 연구소)는 적층 제조 기술을 사용하여 생성된 금속 부품에 대한 이해를 높이고 신속한 인증을 지원하기 위해 노력할 것입니다.

워싱턴에 있는 NASA 본부의 우주 기술 임무 부서 부행정관인 Jim Reuter는 "우리는 가장 시급한 요구 사항에 맞는 기술을 개발하기 위해 이러한 여러 대학 팀의 전문 지식을 활용하게 되어 매우 기쁩니다."라고 말했습니다. "그들의 작업은 우리 고향 행성을 연구하기 위한 차세대 과학을 가능하게 하고 최첨단 모델링을 통해 우주 비행을 위한 3D 프린팅 금속 부품의 사용을 확대할 것입니다."

각 연구소는 5년간 최대 1,500만 달러를 받게 됩니다.

펜실베이니아주 피츠버그에 위치한 카네기 멜론 대학교는 적층 제조 금속 부품의 컴퓨터 모델을 개선하고 우주 비행 응용 분야에서의 유용성을 확대하는 것을 목표로 IMQCAM(모델 기반 적층 제조 자격 및 인증 연구소)을 이끌게 됩니다. 이 연구소는 메릴랜드주 볼티모어에 있는 존스홉킨스대학교가 공동으로 이끌게 된다.

금속 적층 제조는 로켓 엔진과 같은 응용 분야에 사용될 수 있으므로 설계가 변경될 때 새로운 부품을 만들 수 있는 유연성이 더 커집니다. 이 기술은 사전 제작된 부품을 가져오는 데 비용이 많이 들고 제한적인 달의 인간 전초기지에서도 사용될 수 있습니다. 그러나 이러한 부품을 효율적으로 인증하고 사용하려면 해당 부품의 특성에 대한 고정밀 예측이 필요합니다.

"이 유형의 부품의 내부 구조는 다른 방법으로 생산되는 것과 많이 다릅니다"라고 카네기 멜론 대학의 금속 공학 및 재료 과학과 US Steel 교수이자 연구소의 수석 연구원인 Tony Rollett이 덧붙였습니다. "이 연구소는 NASA와 업계의 다른 사람들이 이러한 부품을 매일 사용하는 데 필요한 모델을 만드는 데 중점을 둘 것입니다."

디지털 트윈으로 알려진 상세한 컴퓨터 모델을 통해 엔지니어는 부품이 파손되기 전에 견딜 수 있는 응력의 정도와 같은 부품의 기능과 한계를 이해할 수 있습니다. 이러한 모델은 사용할 부품을 인증하는 데 핵심이 되는 처리를 기반으로 부품 속성의 예측 가능성을 제공합니다. 이 연구소에서는 적층 제조에 일반적으로 사용되는 우주비행 재료로 만든 AM 부품용 디지털 트윈을 개발하고 새로운 재료를 평가 및 모델링할 예정입니다.

Johns Hopkins University's Whiting School of Engineering의 토목 및 시스템 공학과 Michael G Callas 교수인 Somnath Ghosh가 공동 연구 책임자로 활동하고 Rollett과 함께 연구소를 공동 지휘하게 됩니다. 연구소의 추가 파트너로는 밴더빌트 대학교, 샌안토니오 소재 텍사스 대학교, 버지니아 대학교, 케이스 웨스턴 리저브 대학교, 존스 홉킨스 대학교 응용 물리학 연구소, 사우스웨스트 연구소, 프랫 & 휘트니 등이 있습니다.

텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스는 차세대 지구 과학 응용을 위한 양자 감지 기술 발전에 초점을 맞춘 Quantum Pathways Institute를 이끌게 됩니다. 그러한 기술은 지구와 기후 변화의 영향에 대한 새로운 이해를 가능하게 할 것입니다.

양자 센서는 양자 물리학 원리를 사용하여 잠재적으로 보다 정확한 데이터를 수집하고 전례 없는 과학 측정을 가능하게 합니다. 이러한 센서는 지구 주위를 도는 위성이 질량 변화 데이터를 수집하는 데 특히 유용할 수 있습니다. 이는 얼음, 바다 및 육지 물이 어떻게 움직이고 변화하는지 과학자에게 알릴 수 있는 측정 유형입니다. 양자 센서에 대한 기본 물리학과 기술은 개념적으로 입증되었지만 우주 비행 임무 중 차세대 과학 요구에 필요한 정밀도로 양자 센서를 개발하려면 작업이 필요합니다.