태권브이의 초합금 장갑, 어떻게 가능할까요?

태권브이를 보며 궁금해지는 과학 시리즈, 이번에는 태권브이의 단단한 재질을 한번 파헤쳐보려고 해요.
그렇습니다. 태권브이는 악당 로봇들과 싸울 때에도 절대로 몸이 찢어지거나 깨지지 않지요.
(수중특공대 편에서 한쪽 팔이 부숴진적은 있지만, 이 글은 1편에서의 설정을 주로 다루고 있습니다.)
당대 최고 과학의 결산물들인 붉은 제국의 로봇들과 태권브이의 싸움!

붉은 제국의 로봇들은 팔이 떨어져 나가고, 장갑이 벗겨져 내부가 드러나고

산산조각이 나고... 계속 그런 모습들을 보여주지만
생각해보니 태권브이는 끄떡없네요.
어? 대체 뭘로 만들어졌길래 그렇게 단단할까요?

물론 태권브이 자체가 회피 능력도 굉장히 뛰어나긴 합니다 ^^;
56m란 신장의 크기가 안믿겨질 정도로 날렵한 몸놀림을 보여주지요.

거기다 더해서 장갑의 단단함까지?

메리의 광선에 맞아도

검도 로봇의 칼을 손으로 막아내도

태권 엑스의 광선을 맞아도

심지어는 엄청난 고열로 공격을 퍼부어도 태권브이는 멀쩡합니다.

보통 두 물체가 서로 빠른 속도로 부딪힌다면 양쪽에 동일한 크기의 충격이 가해지고,
결국 재료가 변형되고 균열이 생기면서 여러 조각으로 깨지는 것이 일반적인 상황이라고 할 수 있겠는데
이런 상황들을 보니 태권브이는 부숴지지 않고 악당 로봇들만 부숴지는 일들이 일어나는군요.

대체 어떤 물질로 만든다면 이렇게 단단한 장갑이 가능할 수 있을까요?

일단 태권브이는 초합금으로 만들어져 있다는 설정으로 되어 있습니다.
즉, 실존하는 재질이 아닌 상상의 물질이지요.

일단 두 물질이 서로 부딪혔을 때, 태권브이는 부숴지지 않는데 다른 쪽은 부숴진다는 사실은
태권브이의 재료가 상대 로봇의 파괴 강도보다 탄성 강도가 훨씬 높다는 것을 말해줍니다.
원래 두 물질이 부딪힌다면  충격 -> 변형 -> 균열 -> 파괴 가 수순인데
탄성이 높을 경우 충격 -> 변형 -> (하중이 사라지며) 복구 의 순서로 재료가 손상을 받지 않는 것이죠.

현재의 기술 수준으로는 이런 소재로 태권브이처럼 1400t이 넘는 거대로봇을 만들 수는 없지만

강도가 철강의 100배, 15%가 변형되어도 견딜 수 있는 이런 탄소나노튜브

그리고 항복 강도가 2GPa(기가파스칼)을 훨씬 넘는 비정질 금속 등은 현재에도 일부 개발된 상태입니다.

또, 태권브이 장갑의 가능성으로
금속에 강도가 우수한 세라믹을 겹겹이 끼운 세라믹 복합 장갑이나 '세라믹+탄소 섬유 복합 장갑' 같은
강도가 높은 소재의 사용도 생각해 볼 수 있겠지요.
세라믹+탄소의 복합 소재는 위 사진과 같이 현재 자동차의 브레이크등에 쓰이는 소재입니다.

전복 껍데기에서 힌트를 얻은 신소재도 생각해볼 수 있습니다.
전복 껍데기는 분필과 같은 석회로 이루어져 있는데요
천연 고분자 층이 위 그림처럼 합판 구조로 켜켜이 쌓여 있기 때문에,
현재 인간이 만든 최고 강도의 세라믹보다도 2~3배 정도 단단하다고 합니다.
같이 석회로 만들어진 분필이 너무나 쉽게 부숴진다는걸 생각한다면 정말 신기하죠.

이런 구조를 응용해 마이크로미터 크기의 고강도 벽돌을 금속에 규칙적으로 배열해,
표면에 균열이 생겨도 더 이상 파괴되지 않는 재료를 만든다면? 정말 만화 속 장면처럼 단단한 장갑을 만들 수 있겠죠.


그러나 레슬링 로봇이 강력한 열을 이용해 공격해도 피해가 없는 장갑을 본다면
이것들 만으로도 태권브이의 장갑을 완성시키기엔 부족하겠죠?

텅스텐 (약 3500도)

몰리브덴(약 2500도) 

탄탈륨(약 3000도)

같이 용융점이 굉장히 높은 금속일 포함한 합금이라야
고온의 공격에도 버틸 수 있는 장갑이 만들어질 겁니다.

이외에도 파괴된 부분을 스스로 재생하는 스마트소재나
또한 훈이와 일체가 될 수 있게, 조종사의 생체신호에 반응하는 첨단 소재기술이 곳곳에 들어가야 하겠죠.


현재 고안된 새 태권브이의 테스트 디자인들은
과연 어떤 소재의 설정을 가지고 있을지가 또 궁금해지네요.
이 글 역시 과학동아의 로보트 태권브이 10대기술 심포지엄 자료집을 참고했답니다 ^^