Update2024.04.25 (목)
3D프린팅 기술이 제조업에 적용되며 적층제조시대가 열리고 있는 가운데, 이를 위해선 안전과 설계기술이 반드시 확보해야 한다는 의견이 나왔다.
3D프린팅 지식연구회(회장 이일형 KISTI 박사)와 한국적층제조사용자협회(K-AMUG, 회장 주승환)는 지난 12일 삼성동 코엑스 세미나실 307C호에서 ‘3D프린팅 안전 및 DfAM(적층제조를 위한 디자인) 최신기술’ 세미나를 개최했다.
이번 세미나는 3D프린팅 관련 산업계, 학계, 연구계의 기업인 및 연구자들과 함께 지식정보를 공유하고 3D프린팅산업 발전을 도모하기 위한 자리다.
세미나 주제로는 △DfAM을 적용한 프로펠러 설계 개선(김덕수 현대중공업 선임연구원) △적층제조시대에 필수적인 메탈 3D프린팅 선진 안전관리와 폭발사고 방지(주승환 K-AMUG 회장) △4차산업혁명과 3D프린팅 정책(이일형 KISTI 박사) 등이 발표됐다.
이날 주승환 K-AMUG 회장은 실제 발생한 금속 3D프린팅 사고사례와 독일 금속 3D프린터 생산기업 오알레이저에서 받은 안전교육을 중심으로 금속 3D프린터를 안전하게 사용하기 위해 필요한 모든 과정을 세세하게 설명했다.
금속 3D프린터는 기본적으로 레이저를 사용해 금속을 녹여 적층하는 방식으로, 취급 부주의시 폭발사고 및 화재를 일으킬 수 있는 알루미늄, 타이타늄 등 금속분말과 질식위험을 초래할 수 있는 알곤 등 불활성 가스를 사용해야하기 때문에 안전에 만전을 기해야 한다. 실제로 미국 파우더 파트라는 회사에서는 직원이 정전기 방지가 안 된 진공청소기로 금속 3D프린터를 정리하다가 폭발해 치명적인 부상을 입었으며 해당업체는 약 7천만원의 벌금을 부과해야 했다.
이밖에도 3D프린팅 사용시 발생할 수 있는 감전, 손 끼임, 레이저에 의한 눈 및 피부 화상, 분말 흡입에 따른 폐 손상, 후처리 과정에서 발생하는 화상 등 다양한 안전사고 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위해 3D프린터 장비 기업들은 안전교육을 필수로 실시하고 있고 사용자는 호흡용 마스크, 안전 보안경, 난연 장감 및 코트, 안전화, 정전기 방지 장비, 특수 진공흡입 장치, Class D급 소화기 등을 구비해야 한다.
외국의 경우 3D프린팅 사용 관련 안전규정과 표준공정절차(SOP)가 마련돼 있어 사고 발생이 적고 사고가 나더라도 규정을 준수했으면 큰 문제로 비화되지 않는다. 그러나 국내의 경우 이제 3D프린터 장비 국산화 단계이고 산업계에서 금속 3D프린터 사용빈도가 낮아 안전사고에 대한 불감증이 만연하다.
주승환 회장은 “금속 3D프린터 사고는 작업 중이 아닌 주로 오랜기간 사용하다가 내부를 청소중 분말먼지 구름이 폭발하는 경우이기 때문에 부주의하게 사용하면 시한폭탄과 같고 이는 적층제조시대의 큰 걸림돌이 될 것”이라며 “안전규정과 산업용 3D프린팅에 필요한 SOP를 제정해 의무화해야 한다”고 제언했다.
울산에서 열린 제1회 DfAM 경진대회에서 선박용 프로펠러 설계로 대상을 수상한 현대중공업의 김덕수 선임연구원은 프로펠러 경량화 설계 과정을 설명해 3D프린팅의 우수성을 강조했다.
최근 세계적인 해양 환경규제 강화로 인해 조선해양업계에서도 연비 절감을 위한 경량화가 이슈다. 이에 김덕수 선임은 프로펠러 경량화를 위해 블레이드에 복합재를 적용했고 회전축은 허니컴(벌집)구조를 적용했다. 프로펠러 블레이드는 최근 산업용 3D프린터를 출시한 HP의 리셀러인 폼엑스가 제작지원했다.
이러한 경량화 설계를 통해 프로펠러 중량은 기존대비 약 40%, 회전관성은 약 33% 감소한 효과가 있었다. 대형상선의 프로펠러의 중량이 100톤에 달하고 프로펠러 경량화로 샤프트 및 선미부 구조 단순화 효과가 있음을 감안하면 연비절감 효과가 매우 탁월한 것이다.
김덕수 선임은 “GE가 3D프린팅 기술을 적용해 만든 연료분사 노즐이 내부 냉각 채널을 형성하는 설계로 성공할 수 있었던 것처럼 3D프린팅 기술은 설계 개념을 만족하기 위한 도구로 사용돼야 한다”며 “3D프린팅 소재, 공정업계도 3D프린팅한 부품이 어떠한 역할을 할 것인지 근본적으로 아이디어를 가지고 접근해야 함께 발전할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이일형 KISTI 박사는 국내 반도체, 통신 등 산업육성 초기에 기업들이 필요로 하는 원천기술을 개발하고 상용화 지원을 추진해 왔던 정부출연연구기관들의 역할을 강조하며 3D프린팅 육성정책은 산업계와의 긴밀한 연구개발 협력에 초점이 맞춰져야 한다고 제언했다.
