▲ ‘차세대 우주항공 시스템을 위한 첨단 기술 소재, 제조 및 공정 표준화 인증’ 글로벌 우수연구자 기술교류회 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

적층제조(3D프린팅) 국내외 전문가들이 우주항공, 방산 등에 금속 적층제조 기술 적용이 확대되기 위해선 금속분말 소재에 대한 표준 마련과 함께 소재 및 공정데이터를 공유하는 등 글로벌 협력이 중요하다고 강조했다.

브레인링크 사업이 주관하고 한국과학기술단체총연합회(KOFST) 지원으로 9월30일부터 10월3일까지 ‘2024 브레인링크 X-랩 데이(BrainLink X-Lab Day)’ 토크콘서트 및 적층제조 공정·소재·표준화 기술교류회가 개최됐다. 우수연구자교류지원(BrainLink) 기술교류회는 국내외 인적 네트워크를 확대하고 글로벌 연구 교류를 확산하기 위한 사업으로 KOFST가 지원한다.

지난 10월1일부터 3일까지 부산 그랜드 조선 호텔에서 열린 ‘차세대 우주항공 시스템을 위한 첨단 기술 소재, 제조 및 공정 표준화 인증’ 글로벌 우수연구자 기술교류회(조직위원장: 부산대학교 최윤석 교수, 美 Stevens Institute of Technology 최창환 교수)’는 차세대 우주항공 시스템에 필요한 첨단 적층제조 기술을 주제로 국내외 글로벌 석학·연구자를 초청해 우주항공분야 첨단 소재 및 제조공정 기술을 공유하기 위해 마련된 자리로 글로벌 석학, 중견·신진 연구자 등 46여 명이 참여했다.

기술교류회는 전문가 강연, 심층 토론, 최신 기술 동향 기술 교류 등으로 구성됐다. 국외 초청연사는 3D프린팅분야 산업동향 분석 전문기관인 Wohlers Associates의 Brent E. Stucker 박사, 싱가폴 국립연구소의 David W. Rosen 박사, 루이지에나 주립대학의 Shengmin Guo 교수, 적층제조 분야 최고학술지 ‘Additive Manufacturing’ 편집위원인 Allison Beese 미 펜실베니아 대학 교수, 영국 버밍엄 대학의 Moataz M. Attallah 교수 등이 참석했다.

이번 기술교류회에서는 적층제조 활성화의 열쇠를 쥐고 있는 소재의 향후 발전 방향과 개선점이 집중 논의됐다.

첨단공정기술 표준화 관련 심층토론에서 Stucker 박사는 “적층제조 분야 전문가들 간 소재 및 공정 데이터 등을 공유하는 것이 필요하며, 특히 분말소재에 대한 표준이 필요하다”고 제언했다.

또한 Rosen 박사는 “표준 마련을 위해서는 분말의 조성과 제조되는 부품의 물성에 대한 데이터 공유가 필요하고 이를 실현하기 위해 글로벌 기관 간 협력이 중요하다”라고 설명했다.

공정 및 소재 심층토론에서 부산대 재료공학부 최윤석 교수는 “적층제조 공정 시 발생하는 소재 내부 결함 제어에 대한 전문가들의 의견이 필요하다”는 의견을 제시했다. 또한 한국과학기술원 류호진 교수는 “결함이 발생하지 않는 적층제조용 합금설계 기술을 개발하는 것이 중요하다”는 의견을 제시하였으며, 부산대 기계공학부 박석희 교수는 “적층제조 공정 시 실시간 모니터링 시스템 구축을 통해 이를 해결할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이에 루이지애나 주립대 Guo 교수는 “실시간 모니터링 시스템 구축 등이 상용 적층제조 장비에 탑재될 수 있도록 노력하는 것이 중요하다”라고 설명했다.

인하대 이기안 교수는 “기공 등의 결함이 소재 인장물성에는 큰 영향을 주지 않더라도 피로 및 파괴 측면에선 심각한 영향을 주기에 부품 사용용도에 따라 달리 고려해야 된다”라는 의견을 제시했다.

부산대 재료공학부 강남현 교수는 “용접 분야에서 용접성을 평가할 때 모재 파단 및 용접부 파단을 기준으로 삼듯이, 적층제조 소재에도 이러한 평가기준을 세워야한다”고 밝혔다.

우주항공산업에 적층제조가 확대되고 있고 관련 기술개발이 활발하게 진행되고 있는 것으로 나타났다. 강민철 3D프린팅연구조합 상임이사는 “글로벌 적층제조 시장 중 금속 적층제조 시장이 우주항공·방산 등에 적용이 확대되면서 가장 빠르게 성장하고 있어 현재 규모가 가장 큰 폴리머 적층제조 시장을 추월할 것”이라고 전망했다.

이금오 항공우주연구원 박사는 “현재 국내 발사체 로켓챔버에 적층제조 기술 적용을 고려 중이며, 적층제조가 적용되면 700개 이상의 부품으로 구성된 로켓챔버의 부품수를 획기적으로 줄이면서 공정 단가와 리드타임에 대한 이점을 확보할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

루이지애나 주립대 Guo 교수는 “NASA에서는 GRCop-42, 84 등 구리 합금에 대한 적층제조 공정을 개발하고 있으며 엔진챔버 라이너 소재로 주로 사용하면서 국제협력 연구를 통해 구리합금 열적특성을 높이는 연구를 진행 중”이라고 밝혔다.

이번 행사 조직위원장을 맡은 최윤석 부산대 교수는 “이번 기술교류회에 참석한 국내외 전문가들은 우주항공 및 첨단제조 등 국가 전략산업을 이끌어 갈 해외 우수인재 교류 방안을 마련할 계획”이라며 “일회성 행사에 그치지 않고 공동연구성과 창출이 일상화될 수 있도록 커뮤니티 조성 등 지속적인 교류 체계를 구축하고 상시 지원하겠다”라고 밝혔다.

▲ 기술교류회에서 국내외 전문가들이 패널토론을 하고 있다.