▲ 스마트 적층제조를 위한 인공지능 심포지움 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

항공우주, 방산 등 첨단 산업의 고부가화를 이끌고 있는 적층제조(Additive Manufacturing) 기술의 지속적인 발전을 위해 인공지능(AI), 표준화, 후처리 공정 등에 대한 중요성을 공유하고 협력을 논의하는 자리가 마련됐다.

한국세라믹기술원, 경남테크노파크, 고용노동부가 공동주최하고 3D프린팅연구조합 주관으로 ‘스마트 적층제조를 위한 인공지능 심포지움’이 지난 10월29일 창원컨벤션센터에서 개최됐다.

이번 심포지움은 항공우주, 방산, 스마트 제조 등 고부가가치산업에서 금속 적층제조의 디지털 전환, 고속 금속 3D프린팅 기술, 스마트 팩토리, AI 기반 최적화 기법 등 실제 최신 적용 기술을 소개하고 활용 확대에 필요한 산학연 네트워크를 강화하기 위해 마련됐다.

심포지움은 이조원 3D프린팅연구조합 이사장과 김승철 경남테크노파크 단장의 축사와 환영사를 시작으로 △방산부품 국산화 육성정책 및 추진방향(국방기술진흥연구소 박경철 팀장) △항공우주산업 발전을 위한 적층제조 활용 및 품질인증 방안(전주대 김삼연 교수) △항공엔진 MRO 분야의 적층제조 적용을 통한 DX 혁신과 도전(한화에어로스페이스 이홍철 수석) △금속 와이어를 활용한 적층제조 핵심기술(한국생산기술연구원 지창욱 그룹장) △디지털트윈/AI 기반 적층장비 지능화 및 적층-절삭 자율제조셀 기술(한국기계연구원 허세곤 실장) △항공우주 부품 고도화를 위한 적층제조 공정 및 후처리 기술 최적화(파트너스랩 유성호 연구소장) 등이 주제발표 됐다.

적층제조 기술은 기존 제조 방식의 한계를 뛰어넘어 복잡한 형상의 부품 제작, 부품 일체화, 경량화, 맞춤형 생산 등이 가능해 공급망을 혁신적으로 간소화할 수 있어 항공우주, 방산 등 다양한 산업에서 적용이 활발히 진행 중이다. 일례로 스페이스 X의 우주 발사체 엔진 ‘랩터’에 금속 적층제조 기술이 적용돼 기존 대비 51%의 성능 향상, 53%의 경량화, 소형화 등이 가능해져 발사 비용을 크게 절감하고 있다. 

항공우주, 방산 등 기업들의 적층제조 기술 도입 확대를 위해선 적층제조가 고려된 품질인증 표준개발이 필수적이다. 글로벌 시장에서는 ASTM F42, ISO TC 261 등을 통해 적층제조 전주기 표준개발이 진행 중이다.

전주대 김삼연 교수는 “적층제조는 AI 기반 설계 제작, 무인 생산체계 구축, 다중 소재 사용, 하이브리드 제조가 가능한 기술로 AI, 디지털 트윈, 로봇 등과 결합을 통해 스마트 제조 환경 핵심기술로 자리매김할 것으로 기대되고 있다”고 밝혔다.    

항공 MRO(정비·수리·분해조립) 산업은 신규 항공기 도입 및 노후 군용기 정비·유지 수요 확대에 힘입어 지속 성장하고 있다. 글로벌 항공 MRO 시장 성장률은 오는 2023~30년까지 연평균 6.2%에 달할 전망이다. 우리나라가 관련 시장을 선점하기 위해선 첨단 소재, 핵심부품 제작 및 수리기술 국산화와 우수 정비 인력 확보가 시급한 상황이다.

한화에어로스페이스는 항공 엔진 마모 부위를 DED 방식 적층제조 기술로 수리하는 방법을 개발하고 있으며 수리에 필요한 금속 지그&픽스처에서부터 엔진 부품까지 적층제조로 제작할 계획이다. 

한화에어로스페이스 이홍철 수석은 “항공엔진 소재·부품 국산화 개발을 위해 지속적으로 노력하고 있으며, 소요 기술 식별, 기술자료 제공, 첨단 기술 활용 기술개발 및 상용화를 위한 산학·연·군 협력이 요구된다”고 제언했다.

적층제조 공정을 통한 부품 양산을 위해선 품질 향상 및 재현성이 필수적이며 이를 위해 후처리 공정 개발이 요구된다. 금속 적층제조로 만들어진 부품의 경우 표면 조도가 거칠고 표면에 금속 분말가루가 붙어있기 때문에 샌딩, 전해·화학 연마, 아노다이징 등 필요한 후처리 공정이 실시된다.

이러한 후처리 공정은 적층제조 생산비용 증가와 직결되기 때문에 설계 단계에서 부품을 지지하는 서포트를 최소한으로 배치하고 쉽게 제거할 수 있는 방법에 대해 고려해야한다. 또한 2차 절삭가공이 필요한 부품의 경우 가공에 대한 기본적인 지식과 지그 제작에 대한 검토가 동반돼야 한다.

금속 적층제조 및 절삭가공을 통한 부품 제작 및 후처리 서비스를 전문적으로 제공하는 파트너스랩의 유성호 연구소장은 “근본적으로 금속 분말 소재에 따라 레이저 파라미터가 최적화돼 있지 않으면 후처리 공정이 무의미하다”며 레이저 파워, 스캔 속도 등을 고려한 레이저 파라미터 공정 설계의 중요성에 대해 강조했다.

이조원 3D프린팅연구조합 이사장은 축사를 통해 “대한민국 적층제조 산업이 글로벌 리더로 도약하기 위해선 스마트팩토리, 디지털 전환, 고속 금속 적층제조 기술에 대한 적극적인 지원이 필요하며 이번 심포지움을 통해 산학연관의 협력이 확대되길 기대한다”고 밝혔다.