▲ 3D프린팅 융합기술센터 오픈식에서 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

금속 3D프린팅 장비 및 서비스 전문기업 ㈜테라웍스와 타이어 금형 전문기업인 ㈜한국프리시전웍스가 타이어 등 정밀금형 금속 3D프린팅 생산기지를 대전에 구축했다. 전기차 시장 급성장에 따른 고품질 타이어 정밀금형 개발 및 생산에 나서는 한편 방산, 자동차 등에 필요한 새로운 3D프린팅 수요도 창출하는 전진기지 역할을 맡게 될 전망이다.

㈜테라웍스(대표 하성용)와 한국앤컴퍼니그룹(구 한국타이어그룹)의 계열사인 ㈜한국프리시전웍스(대표 문동환)는 지난 6일 대전광역시 유성구에 위치한 한국엔지니어링랩에서 ‘3D프린팅 융합기술센터’ 개소식을 개최했다.

이날 개소식에는 이선경 대전시 국방산업추진단장, 신미선 정보통신산업진흥원(NIPA) 수석, 조수현 대전테크노파크 지능형로봇센터장, 박용식 한국프리시전웍스 상무, 하성용 테라웍스 대표, 재료연구원, 한밭대, 창원대, 한국원자력연구원, 아우라테크, 케이랩스, 나노코리아 등 산학연 관계자 40여명이 참석했다.

‘3D프린팅 융합기술센터’는 한국엔지니어링랩내에 약 200평 규모로 구축됐다. 이곳에는 한국프리시전웍스가 보유하고 있는 EOS社의 금속 3D프린터 △M400-4 △M300-4 △M290 △A100 등 4대와 테라웍스가 자체 제작한 △TERRA 270P(2대) △TERRA 250P △TERRA 100P 등 4대를 포함해 총 8대가 이전·설치됐다.

이들 장비 운영과 함께 설비 설계와 제작, 후처리 등 생산 공정은 한국프리시전웍스와 테라웍스의 전문가 15명이 맡는다.

▲ 센터 내부 전경

이번에 양사가 3D프린팅 융합기술센터를 설립한 것은 3D 커프의 수요 증대에 선제 대응하고 관련 기술을 바탕으로 원자력, 국방 등에 필요한 맞춤형 부품 제작 등 신규 사업을 확대하는 전진기지를 마련하기 위한 것이다.

무겁고 정숙한 주행이 가능한 전기차 전용 타이어 수요가 높아지면서 트레드 블록 내부에서 변형을 제어해 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록 3D 커프(Kerf 또는 Sipe, 타이어 표면의 미세한 홈) 수요가 높아지고 있다. 3D 커프는 갈수록 고난도 미세 패턴을 구현해야하고 개발 기간도 단축해야 하기 때문에 기존 방식으로는 몰드 제작에 한계가 있다.

이에 반해 3D프린팅을 적용할 경우 0.2mm 두께의 미세 패턴 구현이 가능한 3D커프를 다양한 모양으로 양산이 가능하고 기존 13개에 달하는 제작 공정을 단 1개 공정으로 크게 줄일 수 있기 때문에 타이어 몰드 제작기간이 기존 45일에서 11일로 75%나 단축된다. 이에 미셰린과 같은 글로벌 타이어회사는 전담조직을 구성하고 금속 3D프린터 50대를 구축해 연간 100만개 이상의 3D 커프를 양산하고 있다.

한국프리시전웍스는 지난 2015년부터 금속 3D프린터를 도입해 3D 커프를 실제 몰드에 적용하면서 금속 3D프린팅 금형 양산에서부터 후공정, 측정 및 평가, 정밀 절삭가공 등 양산성을 높이기 위한 기술개발에 박차를 가하고 있다. 중형 금속 3D프린터 장비를 국산화한 테라웍스는 HW 설계 및 적층 알고리즘 기술, 레이저 제어 기술 등을 기반으로 3D 커프 품질 향상 기술개발을 중점 추진 중이다.

▲ 금속 3D프린팅으로 제작된 3D 커프

이러한 기술력을 바탕으로 정보통신산업진흥원이 지원하는 ‘2021년 3D프린팅 제조혁신 실증지원 사업’에서 한국프리시전웍스(주관기관)와 테라웍스(참여기관), 한국타이어앤테크놀로지(수요기업)가 컨소시엄을 구성, 자동차 분야에 최종 선정돼 금속 3D프린팅으로 0.2mm 두께의 3D 커프 양산기술 확보와 전기차 전용 타이어 몰드 1조 제작에 성공했다. 정부가 지원하는 사업이 기업들이 협력을 통해 더 큰 도전에 나서게 된 마중물 역할을 한 모범사례다.

3D프린팅 융합기술센터는 내년까지 연산 52만개의 3D 커프 생산캐파를 확보할 계획이다. 전기차 시장 성장에 따라 3D 커프의 수요가 늘어남에 따라 올해 생산량은 약 40만개에서 내년약 70만개에 달할 것으로 예상되고 있다.

또한 내년부터는 한국타이어 시험용 개발품 제작에 필요한 시험용 금형 생산에 3D프린팅을 본격 적용할 계획이다. 시험용 금형은 타이어패턴 성능을 확인하기 위해 필요한 금형으로 생산수량이 많지 않고 빠른 디자인 변화가 필요하기 때문에 3D프린팅이 최적의 솔루션이다.

타이어 관련 금형 외에도 센터에서는 전기차 인서트 금형, 방산 부품, 항공우주 부품 등 3D프린팅 신사업 개발 추진할 계획이다. 이의 일환으로 최근 한국재료연구원와 MOU를 통해 금속 부품 소재 기술, 적용분야 탐색, 정부지원 사업 등을 협력키로 했다.

▲ 박용식 한국프리시전웍스 상무가 인사말을 하고 있다.

이날 개소식에서 박용식 한국프리시전웍스 상무는 인사말을 통해 “처음 3D프린터를 도입했을때는 사용 용도를 고민할 정도로 기술 도입에 어려움이 있었으나 기술이 급속하게 바뀌면서 이제는 장비가 부족해 고민하고 있다”며 “센터는 타이어 금형 제작기술의 초격차를 이끌 것이며 국내외 산학연 3D프린팅 전문가와의 협력을 통해 신사업을 창출하는 허브 역할을 다하겠다”고 밝혔다.

하성용 테라웍스 대표는 “국내 3D프린팅 기술이 선진국과 같이 양산시스템으로 정착하지 못해 항상 아쉬웠는데 3D 커프와 몰드를 제작하면서 양산 가능성을 확인하고 기술에 대한 자신감을 갖게 됐다”며 “3D프린팅 신규 어플리케이션과 양산 공정 확보에 끊임없이 도전할 것이며 이를 위해 많은 관심과 협력을 당부드린다”고 말했다.

▲ 하성용 테라웍스 대표가 센터에 구축된 자사의 금속 3D프린터를 소개하고 있다.

▲ 3D프린팅 공정은 타이어 금형 제작 공정을 크게 단축시킨다.(자료:테라웍스)