▲ 대건테크가 금속 3D프린팅으로 제작해 원전에 설치하는 ‘다익형 임펠러’

대건테크가 국산 금속 3D프린팅 기술로 원자력 발전소에 필요한 부품을 제작해 신형 원전의 부품도 3D프린팅으로 제작할 계획이다. 또한 대형 비행체 부품을 적층할 수 있는 금속 3D프린터를 글로벌 시장에 본격 판매하며 대한민국 3D프린팅 기술을 한차원 높일 것으로 기대되고 있다.

금속 3D프린터 국산화 기업 ㈜대건테크(대표 신기수)는 지난 23일부터 25일까지 창원컨벤션센터(CECO)에서 개최된 ‘제1회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2024)’에 대규모 부스를 마련하고 자사의 금속 3D프린터로 제작한 핵원료 노심, 비행체 동체, 로켓 노즐 등 부품과 최대 500㎣(500x500x500mm) 크기의 대형 부품을 제작할 수 있는 금속 3D프린터 ‘dpert 500’을 실물 전시했다.

대건테크는 이번 전시회에서 한국수력원자력과 국내 최초로 3D프린팅 기술을 활용해 제작한 ‘다익형 임펠러’를 전시했다. 다익형 임펠러는 원자력발전소의 발전기차단기 냉각에 필요한 부품으로 고정판에 여러 개의 블레이드 날이 조립된 형태다. 기존에는 용접으로 접합하다보니 고정판과 블레이드 사이 연결부의 손상 문제가 발생했다.

이에 대건테크는 한전KPS㈜, ㈜태일송풍기와 협업을 통해 다익형 임펠러를 조립이 아닌 3D프린팅으로만 가능한 일체형으로 제작해 취약부를 근본적으로 제거하고 내구성을 높였다. 스테인리스강 316L 분말소재를 사용해 대건테크의 분말베드융해(PBF, Powder Bed Fusion) 방식 금속 3D프린터로 제작됐다. 재료 특성 향상을 위한 열처리뿐 아니라 재료의 기계적 성질 시험, 풍량 시험 등 여러 가지 시험을 통해 성능 및 내구성이 검증됐다.

국내 기업과 협업을 통해 설계, 3D프린팅 제작, 성능검증시험 등의 모든 과정을 국산화함으로써 수입에 의존하던 임펠러의 조달에 들어가는 시간과 비용을 크게 절감할 것으로 기대되고 있다.

다익형 임펠러는 올해 안으로 한국수력원자력발전소에 시범 설치될 예정이며, 장기간 운전 후 분해해 상태를 점검할 예정이다. 개발 임펠러가 계획대로 원전에 설치된다면 국내 최초로 3D프린팅 제작 부품이 원전에 설치된 사례가 된다. 한수원은 3D프린팅 기술을 소형모듈원자로(SMR)와 같은 신형 원전의 신규 부품 제작에도 활용한다는 계획이다.

▲ 대건테크는 대형 금속 3D프린터 ‘dpert 500’을 실물 전시하고 비행체 동체, 엔진 연소기 노즐, 엔진 부품 등을 소개했다.

대건테크가 전시회에 실물 전시한 ‘dpert 500’은 국방과학연구소 민군협력진흥원 민·군겸용기술개발사업 ‘비행체 저가화 및 성능향상을 위한 대형 및 정밀 금속 3D프린팅 기술 및 제조 공정 개발 과제’를 통해 개발·출시된 대형 금속 3D프린터다. 주관연구개발기관을 맡은 대건테크는 비행체 대형 부품 제작에 필요한 800㎣급 금속 3D프린터를 개발하면서 중간 단계로 500㎣급 장비도 함께 개발했다. 500W 또는 1kW 레이저 4개를 장착할 수 있어 빠른 부품 생산이 가능하며 외산 장비 대비 가격경쟁력을 갖춘 것이 특징이다.

대건테크는 개발된 장비를 국내외에 판매하는 한편 비행체 동체, 엔진 연소기 노즐, 엔진 부품 등 10종의 비행체 부품을 생산할 계획이다.

장비개발을 주도하고 있는 김우종 대건테크 부장은 “선진 적층제조 기업들의 전유물로 여겨져 왔던 대형 금속 3D프린터를 국산화한 것을 시작으로 우주항공, 국방, 방산 등에 필요한 대형 부품을 적기에 생산할 수 있는 공정을 개발해 대한민국 미래 먹거리 산업의 경쟁력을 높이는데 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

▲ 대건테크는 대형 금속 3D프린터 ‘dpert 800’으로 비행체 동체를 제작했다