구조 바꾼 달걀 껍데기… 에어백처럼 ‘충격 흡수’ [달콤한 사이언스]

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유용하 기자

수정 2026-09-10 00:42

입력 2026-09-10 00:42

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알루미늄 달걀 격자 배열해 완충
외부 충돌체 속도 65% 정도 줄여
위성·우주선 보호막 등 사용 기대

두 개의 알루미늄 판 사이에 달걀 껍데기 모양 구조물에 액체를 채워 격자구조로 배열하면 외부 충격을 상당 부분 완화할 수 있다. 중국 다롄이공대학 제공 — 두 개의 알루미늄 판 사이에 달걀 껍데기 모양 구조물에 액체를 채워 격자구조로 배열하면 외부 충격을 상당 부분 완화할 수 있다.
중국 다롄이공대학 제공

지구 궤도를 돌고 있는 우주쓰레기는 초속 10㎞의 속도로 움직인다. 1㎝ 크기의 알루미늄 조각도 충돌하면 시속 36㎞ 속도로 달리는 자동차와 부딪쳤을 때 힘과 비슷하다. 우주 탐사를 위해 다양한 위성과 우주망원경을 쏘아 올리는 만큼 우주 쓰레기와 충돌에 대한 대비가 필요하다.

중국 다롄이공대학(DUT) 연구팀은 달걀 껍데기 구조를 이용해 충돌력을 분산시키는 기술을 개발했다. 이 연구는 물리학 분야 국제 학술지 ‘응용물리학 저널’ 9월 9일 자에 실렸다.

연구팀은 달걀의 곡면이 힘을 넓게 분산시키고 잘 부서지면서 에너지를 흡수한다는 사실에 주목했다. 달걀 껍데기 하나에 힘이 집중되면 쉽게 깨지지만 달걀 껍데기 여러 개를 격자구조로 배열하면 충격을 구조체 전체에 분산할 수 있다. 달걀 안에 액체까지 채우면 강한 충격을 받았을 때 액체가 완충 역할을 하면서 충격파가 퍼져 나가는 것을 억제함으로써 충돌 에너지를 크게 줄이고 부서지는 것을 막는다.

연구팀은 알루미늄 판만 사용하거나 물을 채운 알루미늄 달걀을 알루미늄 판 사이에 끼워 넣기도 하고 알루미늄 달걀 껍데기 안에 액체를 채우고 격자구조로 배열하는 등 여러 조건에 맞춰 3D 프린터로 시제품을 만들어 실험했다.

그 결과 충격 완화 효과가 가장 뛰어난 것은 액체를 채운 알루미늄 달걀을 격자로 배열해 판 사이에 끼워 넣은 구조였다. 이 구조는 큰 하중을 견뎌냈고 외부 충돌체의 속도도 65% 정도 늦추는 것으로 확인됐다. 알루미늄 판만 썼을 때 충돌체의 감속률은 51%에 불과했다.

달걀 껍데기를 놓는 방향도 여러 가지로 시험했는데 달걀을 똑바로 세우되 뾰족한 끝이 위쪽 판에 닿도록 배치한 메타구조 패턴이 가장 효과적이라는 사실을 확인했다. 이번 연구 결과는 실제 위성, 우주망원경, 우주선 등의 경량 방호막으로 쓸 수 있을 것으로 기대된다.

유용하 과학전문기자

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