|
 제너럴일렉트릭(GE), 프랑스 스넥마(Snecma)의 합작회사인 CFM인터내셔널은 일부 부품을 3D 프린터로 만든 비행기 제트 엔진인 LEAP를 개발하였다. CFM인터내셔널은 LEAP 엔진을 사용하면 주행 연료의 약 15%를 절감할 수 있어서 비행기 한 대당 연간 약 1백만 달러의 비용을 절약하면서 탄소 배출을 크게 줄일 수 있을 것으로 예상했다.
LEAP 엔진은 세라믹 복합재료로 구성되어 있어서 합금재료로 만든 기존의 제트 엔진보다 가벼우면서 내열성이 높다. 또한 3차원(3D) 프린팅 기술을 이용해 생산된 부품을 활용하였다. LEAP 엔진 개발자인 Gareth Richards는 이 기술을 더 많은 엔진 부품 제조에 활용할 수 있다고 밝혔다.
LEAP 엔진은 Airbus A320neo, Boeing 737 Max와 중국에서 제작한 Comac C919 항공기에 사용될 예정이다. 비용 절감 외에도 이 엔진을 사용하면 스모그(Smog)를 형성하는 질소산화물(NOx)와 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있어서 향후 배기가스 배출규정을 충족하는데 도움이 될 전망이다.
LEAP 엔진의 장점 중 하나는 세라믹 복합재료를 이용한다는 점이다. 세라믹 재료는 내열성이 높지만 엔진 재료로 사용하기에는 취성(Brittlement)이 큰 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 연구진은 금속에 실리콘 카바이드 섬유(Silicon Carbide Fibers)를 첨가하여 세라믹 보강재로 활용하였다.
기존 제트 엔진은 구성 재료인 니켈 합금의 녹는점보다 훨씬 높은 온도에서 작동하므로 엔진을 보호하기 위해 엔진 내의 작은 구멍으로 공기를 흐르게 하여 보호 냉각층(Protective Cooling Layer)을 만든다. 세라믹 복합재료를 이용하면 이러한 냉각 과정이 필요 없기 때문에 추가적인 공기를 추진력 발생에 활용할 수 있다.
현재 LEAP 엔진에서 니켈 합금 부품만 세라믹 복합재료로 대체할 계획이나, 향후 더 많은 엔진 부품에 세라믹 복합재료가 활용될 것으로 예상된다. 또한 이러한 변화는 엔진 작동온도를 더 높게 할 수 있어서 추진력을 향상시킬 수 있다. 그리고 세라믹 복합재료의 무게는 니켈 합금 무게의30~35% 정도이기 때문에 엔진 경량화에도 기여할 것으로 전망된다.
또한 LEAP 엔진은 3차원(3D) 프린팅 기술을 이용하여 제작된 부품들로 구성되어 있다. 제트 엔진 부품을 만드는 3차원 프린팅 시스템은 최근 주목을 받고 있는 데스크탑용 3차원(3D) 프린터보다 훨씬 정교하고 성능이 우수하다. 3차원 프린팅 장치는 재료를 증착하는 대신 레이저를 이용하여 금속 분말을 한 층 한 층씩 쌓아 고체 모양을 만든다. 이러한 방법은 고온에서 엔진을 가동하게 하여 질소산화물을 생산하지 않도록 도와주는 복잡한 연료 노즐을 정확하게 만드는데 도움을 준다.
출처 : http://www.technologyreview.com/news/514656/a-more-efficient-jet-engine-is-...
| 
