▲ 창원대와 3D프린팅연구조합이 개최한 금속 3D프린팅 산업기술 활용 워크숍에서 관계자들이 기념촬영에 응하고 있다.

금속 적층제조(AM) 기술이 항공우주, 자동차, 발전 등에서 요구하는 친환경·고효율 솔루션으로 자리매김하면서 적용이 급속 확대될 것으로 전망되고 있다.

경상남도가 주최하고 창원대학교 3D 적층제조기술 전문인력 양성 사업단(단장 이재현 창원대 신소재공학부 교수)과 3D프린팅연구조합 주관으로 11월17일 오후 1시부터 창원 컨벤션센터(CECO) 600A홀에서 ‘제2회 금속 3D프린팅 산업기술 활용 워크숍’이 개최됐다. 이재현 교수, 강민철 3D프린팅연구조합 상임이사 등 관계자 60명이 참석했다.

이번 행사는 경남지역 제조업 고도화를 위해 맞춤형 적층제조 인재를 양성하고 있는 창원대학교 3D 적층제조기술 전문인력 양성 사업단이 전문가들로부터 국내외 금속 적층제조기술 발전방향을 공유하고 상호기술교류 및 네트워크를 구축하기 위해 마련됐다.

사업단은 지난해부터 ‘3D프린팅산업 전문인력 양성사업’을 통해 경남도내 구직자 및 재직자, 대학교 재학생 등을 대상으로 전문인력을 육성 중이다. 직무현장에서 필요로 하는 전문인력 양성에 맞춰 3D프린팅 이론부터 설계, 제작, 후처리 실습까지 전과정을 교육하고 있다.

워크숍에서는 △3D프린팅을 활용한 자동차 부품 사례 연구(조신후 현대차 박사) △항공우주 분야 국내외 3D 프린팅 기술동향(안종기 한화에어로스페이스 수석) △금속 적층제조품 신뢰성 평가 방법 및 시험·검사 기술의 산업계 활용 방안(김영주 한전 KPS 종합기술원 선임) △금속 3D프린팅, 공정과 소재의 이해(조재영 한국타이어 박사) △적층분말 및 적층 부품의 비파괴 검사방법과 CT 활용사례(전호성 자이브솔루션즈 팀장) 등이 발표됐다.

최근 우주항공산업에서의 가스터빈 기술개발 방향은 친환경, 고효율, 제조공정혁신이다. 질소산화물(NOx) 저감, 에너지 효율성 향상 등을 위해서는 고온의 연소가스로부터 터빈 부품을 보호해야한다. 이에 다양한 냉각기술이 적용돼야 하는데 그만큼 부품의 형상이 복잡해지고 있다.

금속 적층제조를 선제적으로 도입한 GE는 ATP 엔진 부품에 필요한 연료노즐, 미드 프레임, sump 하우징 등 부품을 적층제조하면서 연료사용을 20% 줄이고 855개의 부품을 12개로 줄였다. 특히 테스트 기간을 1년에서 6개월로 절반으로 줄였다. 한화에어로스페이스도 2009년부터 금속 적층제조 개발에 나섰으며 항공엔진 부품 수리와 양산 부품 개발에 활용 중이다. 이러한 적용 확대에 힘입어 민항기 부품 생산을 위한 적층제조 시장은 2019년 1조3천억원에서 2029년 8조9천억원으로 연평균 21.1% 성장할 것으로 기대되고 있다.

안종기 한화에어로스페이스 수석은 “적층제조는 설계-적층공정-열처리공정-비파괴검사-소재불성 등이 유기적으로 연결되기 때문에 융복합 지식과 소재 지식이 필수적”이라며 “비용, 품질 등에서 기존 공정대비 장점이 있기 때문에 향후 항공산업에서 금속 3D프린팅 적용 분야는 급격히 확대될 것으로 전망된다”고 밝혔다.

조신후 현대차 박사는 3D프린팅이 자동차 양산 부품, 시제작 부품, 지그, 검사구 등 연구 개발부터 생산 라인까지 적용이 확대되고 있음을 설명하고 부가티 등 기업의 실제 적용 사례를 공유했다. 3D프린팅은 프로토타입 제작부터 차량 디자인, 준양산, 신기술 개발부터 최종제품에 이르기까지 활용 중이며 양산공정에 맞는 바인더젯, 와이어 DED, Joule프린팅, Cold Spray 등 다양한 3D프린팅 기술개발이 필요하다고 밝혔다.

김영주 한전 KPS 선임은 우리나라가 친환경 발전인 LNG 복합발전 비중을 확대하면서 가스터빈 기기 및 부품의 안정공급, 국산화, 제조원가 절감 및 단축을 위한 3D프린팅 기반 부품제작 기술 확보가 필요한 상황이라고 강조했다. 이에 한전 KPS에서는 스월러 부품, 크램프쉘 부품 등 가스터빈 부품을 3D프린팅으로 제작하고 후처리 및 신뢰성 평가를 확보하기 위한 기술개발을 추진 중이다.

조재영 한국타이어 박사는 금속 3D프린팅의 가능성과 잠재력에 주목해야하지만 만능의 기술은 아니기 때문에 금속 가공산업, 금속 소재, 3D프린팅 공정, 소재별 최적화 공정조건에 대한 이해와 함께 제작 수량 및 복잡성을 고려한 전략설정이 필요하다고 제언했다.

금속 3D프린팅 부품의 품질을 좌우하는 후공정 및 비파괴 검사(CT) 서비스를 제공하고 있는 자이브솔루션즈의 전호성 팀장은 우주항공 브라켓 등 실제 CT 검사 사례를 통해 결함을 분석하는 방법을 설명했다. 회사는 태성에스엔이와 금속 AM 제조혁신센터를 구축하고 설계-3D프린팅-후공정에 이르는 토털솔루션을 제공하고 있다.

이날 이재현 단장은 인사말을 통해 “교육사업을 통해 지역내 주력산업인 항공, 조선, 발전, 기계 등 제조업 고도화와 고품질 청년일자리 창출에 필요한 적층제조 전문인력 양성에 박차를 가하고 있다”며 “교육을 받은 전문인력들이 현재 실제로 다양한 산업에 적용이 확대되고 있는 적층제조기술 동향을 살피고 자신의 경쟁력을 높이길 기대한다”고 밝혔다.

한편 이날 세미나장 밖에는 대건테크, 자이브솔루션즈, 퓨전테크놀로지, 한국기술, 하비스탕스, 서울항공화물 등 3D프린팅 관련 기업들이 출력물 및 장비를 전시해 참가자들의 3D프린팅에 대한 이해를 도왔다.