▲ 김희수 월드인덕션 대표가 회사에 구축된 EIGA 장비를 소개하고 있다.

국내 유일 EIGA(Electrode Induction melting Gas Atomization) 장비 국산화 기업 월드인덕션이 고객이 원하는 모양과 입도를 가진 금속 분말을 자동으로 만들 수 있는 장비개발에 한창이다. 또한 자체 구축한 EIGA 장비를 통해 3D프린팅 전용 분말을 생산·지원하면서 국내 금속 3D프린팅 시장 활성화에 기여할 전망이다.

인천일반산업단지에 위치한 월드인덕션(대표 김희수)은 약 6억원을 투자해 자사에 EIGA 장비를 구축하고 장비 업그레이드 및 3D프린팅용 분말 공급을 추진 중이다.

분말야금이나 3D프린팅에 필요한 구형의 금속분말을 생산하는 대표적인 공법인 가스 아토마이징(Gas Atomizing) 장비로는 크게 VIGA(Vacuum Induction Inert Gas Atomization) 장비와 EIGA 장비가 있다. VIGA는 용탕을 노즐로 통과시키면서 고압의 기체나 액체로 타격해 분화시켜 분말로 만드는 기술로 가장 보편적인 대량생산장비로 알려져 있다.

EIGA 장비는 타이타늄(Ti)과 같이 용해가 어렵고 용탕의 반응성이 높아 도가니에 담기 어려운 금속분말을 생산하는데 적합한 장비로, 장비에 삽입된 금속 봉재를 고주파로 가열 후 가스를 분사하는 방식이다. VIGA 대비 생산량은 적지만 고품질의 분말을 생산할 수 있는 장점이 있어 고부가 금속분말을 중심으로 적용이 확대되고 있다.

월드인덕션은 국내에서 유일하게 EIGA 장비제작이 가능한 업체로, 지난 2018년 7월에 시간당 30kg의 타이타늄, 인코넬 분말 생산이 가능한 양산장비 납품을 시작으로 최근 P사, K사 등에 공급을 앞두고 있다.

그간 우리나라는 EIGA, VIGA 등 장비를 외산에 의존하고 있었다. 그런데 월드인덕션이 빠른 시간내에 외산을 밀어내고 시장에 진입할 수 있었던 원동력은 바로 고객 맞춤 생산이 가능한 기술력과 합리적인 가격이다.

아토마이징 장비의 핵심은 원하는 입도의 금속분말을 많이 만드는 것이다. 일례로 금속 3D프린팅의 경우 PBF 공정에는 15~45um의 입도 분포를 갖는 분말이 사용되고 DED 공정에는 45~150um의 입도 분포를 갖는 분말이 사용된다. 과거 금속 3D프린팅이 활성화되지 못했을 땐 분말야금용 등으로 생산된 분말 중의 일부를 사용하느라 가격이 비쌌지만, 최근엔 3D프린팅용 분말 수요가 늘어나면서 해당 스펙에 맞도록 장비를 설계해 가격이 급격히 낮아지고 있는 추세다.

월드인덕션은 고객이 요구하는 입도의 분말 수율을 높일 수 있도록 자유롭게 설계·제작이 가능하며, 불활성가스로 사용되는 비싼 아르곤 가스의 압력을 높여 가스를 덜 사용하도록 하는 기술도 적용해 생산성을 높였다. 회사는 지난 2017년 국내 최초로 고압(50Bar) 핫가스 장치를 개발한 바 있다. 또한 고객사의 생산현장에 맞도록 장비의 높낮이 조절은 물론 구축시 필요한 환경영향평가·인허가 컨설팅 등 원스톱 솔루션 지원이 가능하다.

나아가 월드인덕션은 4차 산업혁명 시대에 급변하고 있는 제조업 환경에 발맞춰 작업자는 작업상황만 한눈에 체크하고 봉재 삽입, 분말생산, 포장 등 일련의 과정이 자동화되는 스마트 EIGA 장비 개발을 위해 6억원을 투자해 장비를 구축했다.

또한 금속분말 품질과 생산성에 크게 영향을 미치는 봉재 삽입 속도와 아르곤 가스 압력 등을 인공지능(AI)을 통해 제어하고 보다 효율적인 공정을 찾도록 하는 프로그램을 적용하고 데이터를 축적할 계획이다. 이러한 AI가 적용된 장비를 사용하면 비숙련공도 버튼만 누르면 어떠한 금속분말이든간에 효율적인 생산이 가능해지는 것이다.

김희수 대표는 “자동 생산 장비는 외산의 경우 초보 단계임에도 불구하고 20~30억원에 달할 정도로 비싸지만 월드인덕션은 가격을 1/3 수준으로 맞추고 AI를 탑재해 생산성을 높여 스마트화를 선도할 계획”이라고 밝혔다.

김 대표가 최근 주목하고 있는 시장은 3D프린팅이다. 지금까지 금속 3D프린팅 분말은 입도 허용범위가 대단히 좁아 수율이 낮고 관련 시장이 성숙되지 못한 탓에 가격이 비싸 상용화가 부진했다. 그러나 몇 년새 항공우주를 중심으로 3D프린팅 적용이 확대되면서 세계 금속 분말의 시장규모는 2018년 17억 달러에서 2028년 108억 달러로 연평균 21% 성장이 예상되고 있다. 이중 타이타늄이 전체 시장의 절반을 차지할 것으로 전망된다.

이에 세계적인 플라즈마 장비 생산업체인 캐나다의 테크나(Tekna)의 경우 신사업으로 구형 타이타늄 분말을 직접 생산해 판매하고 있으며 향후 5백만달러를 투자해 생산캐파를 연 1천톤으로 확대하겠다는 계획을 발표하기도 했다.

김희수 대표는 “자동차 시장에서는 향후 전체 부품의 30%가 3D프린팅이 적용될 것이라는 전망이 나오는 등 3D프린팅 금속분말 시장은 성장을 거듭할 것으로 관측된다”며 “월드인덕션은 수율을 극대화할 수 있는 장비를 공급함으로써 분말 가격을 낮춰 3D프린팅 시장과 함께 성장할 계획”이라고 밝혔다.

이를 위해 월드인덕션은 구축된 EIGA 장비로 고객이 원하는 3D프린팅 분말을 생산해 공급하고 있으며 장비 구입을 고려하는 고객에게 생산성도 검증하고 있다. 이러한 경험을 바탕으로 금속 3D프린터 사용 고객이 원하는 조성과 입도를 가진 맞춤형 금속분말 공급을 확대할 계획이다.

아토마이저(Vacuum·Atmosphere·Water) 장비 이외에도 월드인덕션은 연속주조장비, 용해 유도로 장비, 일체형 진공용해장치, 진공 핫프레스, 열처리 장비 등 50가지에 달하는 장비를 생산하고 있으며 국내외 공급 실적은 70개로 기술력을 인정받고 있다.

김희수 대표는 “아쉽게도 아직까지도 선입견 때문에 국산장비는 파일럿용으로 주로 사용하고 양산용으로는 비싼 외산 장비에 의존하는 경우가 많아 우리 소재·부품·장비 경쟁력 향상이 더딘 것 같다”며 “이러한 선입견을 깨고 해외에서도 인정받는 아토마이저 전문기업으로 거듭날 수 있도록 생산성 향상 장비 개발에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

▲ ▲월드인덕션이 그간 생산 및 테스트한 다양한 금속 3D프린팅 분말. 생산에 실패한 샘플도 함께 전시해 개선점을 찾고 있다.