▲ ‘Korea AM Technical Seminar 2026’에서 강승철 3D융합산업협회 사무국장이 인사말을 하고 있다.

과거 정부가 주도하던 글로벌 우주산업이 민간 기업이 중심이 돼 비즈니스로 접근하는 ‘뉴스페이스(NewSpace)’ 시대가 개막되면서 우주 발사 서비스 시장도 활성화되고 있다. 많은 기업들의 경쟁이 심화되면서 발사 비용, 횟수, 신뢰성 등 핵심 경쟁력으로 부상하고 있는 가운데 적층제조(3D프린팅)가 이러한 경쟁력을 강화하는 핵심기술로 자리매김하고 있는 것으로 나타났다.

3D융합산업협회(회장 박재영)는 인공지능(AI) 기반 적층제조 소프트웨어 전문기업 Oqton(Steve Lokam, CEO)과 민간 우주 발사체 기업 이노스페이스(대표 김수종)와 공동으로 29일 서울 상암동 전자회관에서 ‘Korea AM Technical Seminar 2026’을 개최했다. 이날 행사에는 우주항공과 적층제조 관련 산학연 관계자 120여명이 참석해 성황을 이뤘다.

이번 세미나는 디지털 전환(DX)과 AI 융합이 제조 혁신의 핵심 과제로 부상하는 가운데 우주항공, 방산 등 고부가산업에 적용 중인 적층제조 장비, 소프트웨어, 응용분야 등 밸류체인의 최신 기술 동향을 공유하고, 산업 현장 중심의 협력 확대 방안을 모색하기 위해 마련됐다.

정부가 우주 프로젝트에 필요한 우주 발사서비스와 화물 운송 등을 민간에 위탁하면서 민간이 주도하는 ‘뉴스페이스’ 시대로 접어들었다. 스페이스X 등 상업용 우주발사체(로켓) 발사 서비스 관련 기업들이 대거 출현함에 따라 경제성을 확보하면서 자주 발사가 가능한지, 신뢰성을 확보했는지 여부가 주요 경쟁력이 되고 있다.

▲ 임병직 한국항공우주연구원 책임이 ‘우주발사체 분야 적층제조 기술의 가치와 도전과제’를 주제발표 하고 있다.

임병직 한국항공우주연구원 책임은 ‘우주발사체 분야 적층제조 기술의 가치와 도전과제’ 주제발표를 통해 발사체 발사비용의 절반 이상은 엔진이 차지하고 있는데 금속 적층제조를 적용해 연소기, 연료탱크, 밸브 등을 제작함으로써 전체 엔진 생산비용을 기존대비 30% 줄이는데 기여하고 있다고 밝혔다.

또한 금속 적층제조를 활용하면 DfAM(적층제조특화설계)를 통해 효율성 극대화가 가능한 구조를 설계할 수 있고, 수 천개의 부품을 한 개의 부품으로 통합할 수 있어 조립 비용 절감 및 경량화가 가능하다. 초내열 합금, 고열전도성 구리 등 우주 특화 신소재 활용을 확대할 수 있으며 로켓 제작 기간을 기존 수개월에서 수주로 단축할 수 있는데, 실제로 항우연은 로켓 엔진 연소기 형상을 만드는데 기존 2~3개월 걸리던 것을 적층제조를 통해 1주로 줄였다.

이처럼 적층제조가 우주항공 분야에서 필수 공정으로 자리 잡고 있으나 금속 적층제조는 설계·장비·소재·후처리 공정·품질관리 등 전체 공정에 있어 전문인력이 요구되며 기존 제조기술 대비 여전히 생산비용이 높은 편이다.

임병직 책임은 적층제조의 주요 기술적 한계로 △장비 및 소재의 높은 해외 의존도 △전문 설계 인력 및 역량 부족 △경제성 및 대량 양산 한계 △품질 신뢰성 및 인증체계 미흡 △후처리 공정 지연 등을 꼽았다.

그는 “적층제조가 제조기술로 적용이 활성화되기 위해서는 전·후방 공정 기술 확보 등 통합 발전이 필요하다”며 “장비·소재 등 개발을 위한 산학연의 노력과 정부의 지속적인 투자와 함께 전문인력 양성이 요구된다”고 제언했다.

▲ 권순효 DN솔루션즈 파트장이 ‘AM2CNC’에 대해 발표하고 있다.

적층제조 양산에 반드시 필요한 전·후방 공정 기술 확보를 위해 DN솔루션즈는 금속 적층제조에서부터 절삭가공까지 동일한 기준 데이터와 좌표계를 유지함으로써 공정 간 단절을 없애고 제조 공정을 연결하는 ‘AM2CNC’ 솔루션을 제시하고 있다. 금속 적층제조로 제작된 부품은 품질 확보를 위해 서포트 제거, 절단, CNC, 표면처리, 열처리 등 후공정이 필수적인데, 이 후공정이 전체 부품 생산원가의 30~50%를, 생산시간의 30~60%를 차지하고 있어 부품 양산의 걸림돌이 되고 있다.

권순효 DN솔루션즈 파트장은 “금속 분말을 레이저로 녹여 적층하는 LPBF(레이저 분말베드융합) 공정에서는 부품의 열 변형이 발생하는데 정확한 측정 없이 CNC 가공을 시작하게 되면 불량으로 이어져 결국 생산비용이 상승하게 된다”며 “AM2CNC는 CNC 프로그램이 실제 출력 형상에 자동 적용되고 부품별 수동 엔지니어링을 코드화된 공정 로직으로 대체함으로써 부품 양산시 생산시간을 절감하고 반복 가능한 품질을 확보할 수 있다”고 강조했다.

적층제조 후공정 핵심 기술 중 하나로 적층 후 분말을 제거하는 디파우더링 시스템에 대한 중요성이 높아지고 있다. 복잡하고 미세한 내부 형상을 가진 금속 적층제조 부품의 경우 내부 잔류 분말을 제거하기 힘들다. 기존 압축공기를 활용해 부품을 타격함으로써 진동으로 분말을 제거하는 공압 방식의 경우 응집된 분말 제거에 용이하지만 공압이 높아지면 부품 손상과 고정 지그 피로 증가 등 문제점이 발생할 수 있다.

독일의 자동 디파우더링 전문기업 솔루콘의 장비를 국내에 공급하고 있는 서찬경 HDC 대표는 미세 진동 에너지인 고주파 포음파 진동을 활용하는 초음파 디파우더링 기술이 내부채널이 복잡한 부품, 격자 또는 얇은 구조, 고부가 정밀 부품에 효과적이라고 설명했다. 육안으로 보니지 않는 미세 진동을 통해 부품 손상 위험이 적고 0.5mm 이하의 채널이나 막힌 구간까지도 안정적인 분말 제거가 가능하다고 밝혔다.

이노스페이스는 한빛(HANBIT) 발사체 개발에 있어 금속 적층제조를 적극 활용하고 있다. 실제로 액체메탄 로켓엔진 가스발생기 개발에 있어 기존 6개월 걸리던 것을 적층제조를 활용해 3주로 단축시켰으며, 혼합기와 연소실 등 엔진 부품을 11개월만에 개발 완료해 지난해 12월 발사된 ‘한빛-나노’에 실제 적용했다.

박영일 이노스페이스 로켓추진연구소장은 ‘적층제조로 실현된 로켓 엔진 그리고 그 미래’ 발표를 통해 현재 적층제조를 활용해 10톤급 메탄엔진에 적용될 가스발생기 등 다양한 부품 제작 및 시험을 병행 추진하고 있다고 밝혔다. 또한 연소 불안정을 방지하는 카운터 싱크 혼합기 개발에 있어 인공지능(AI)과 적층제조를 활용해 복잡한 형상을 구현하고 있다고 전했다.

▲ 조인택 이노스페이스 첨단제조사업본부장은 ‘AM 표준체계 기반의 제조 자율화와 추적성 중심 품질체계 로드맵’을 주제발표 하고 있다.

조인택 이노스페이스 첨단제조사업본부장은 ‘AM 표준체계 기반의 제조 자율화와 추적성 중심 품질체계 로드맵’을 주제로 적층제조 기술의 신뢰성 확보 전략을 제시했다.

이노스페이스는 부품 설계부터 공정개발, 적층제조, 시뮬레이션, 표면처리, 기계가공, 품질 검사까지 전 공정을 아우르는 원스톱 제조 솔루션을 구축했다. 조인택 본부장는 적층제조를 통해 축적된 데이터 때문에 엔진 개발이 급속히 진전될 수 있었다고 강조했다. 이노스페이스는 AI로 공정 과정에서 발생하는 수많은 데이터를 분석하고 공정별 추적을 통해 부품 결함 원인을 분석하고 있다.

한빛-나노에는 20개 이상의 적층제조 부품이 적용되고 있는데 품질 추적 시스템 구축을 통해 사내에서 부품 발주 후 평균 출하시간을 9일로 단축시켰다. 나아가 고객사에게 부품 결함 시 원인을 파악할 수 있는 이력 추적이 가능한 출력 보고서도 함께 제공하고 있다.

조인택 본부장은 “적층제조 공정 과정에서 발생하는 데이터를 축적하고 활용해야 하지만 현재 대부분 고객사나 서비스 공급기업들은 초도품 중심으로 접근하고 있어 이를 제대로 활용하지 못하고 있다”며 “모든 데이터는 부품 중심으로 연속생산 추적이 가능한 구조로 전환돼야 한다”고 제언했다.

3D시스템즈의 박찬교 차장은 ‘방산·항공우주 열관리 시스템 혁신을 위한 전략적 적층제조’ 주제발표를 통해 3개의 레이저가 동시에 구동되는 양산용 금속적층 장비인 ‘DMP500 Tripple laser’로 가스터빈 연소기 등 극한 고온 환경을 견뎌야하는 부품의 제작기간을 기존 3개월에서 3주로 단축시켰다고 밝혔다. 기존 제조기술로는 불가능했던 복잡한 내부 냉각채널 구조를 일체형으로 적층하면서 서포트 사용을 최소화하며 경량화 및 생산성 향상에 성공했다.

3D시스템즈는 이노스페이스와 공동 프로젝트를 통해 산화제 밸브 부품의 고도화도 추진했다. 내벽 두께를 최소화하고, 유체의 분기 및 제어가 가능하도록 설계를 최적화했으며 후공정으로 5축 가공 기법을 적용함으로써 부품의 완성도를 높였다.

박찬교 차장은 “디지털 트윈 기반의 실시간 모니터링 기술을 더해 적층 과정의 오류를 사전에 방지하여 안정적인 양산이 가능하도록 하고 있다”며 “국내 우주항공·방산기업의 글로벌 경쟁력 강화를 위해 기술적 협력을 지속 확대할 계획”이라고 밝혔다.

이번 행사를 주관한 강승철 3D융합산업협회 사무국장은 “적층제조가 국내 제조업 고도화에 필수적인 제조기술로 자리매김하고 있는 가운데, 협회는 산업 고도화에 필요한 주요 기술적 이슈를 공유하고 산업 현장 중심의 협력 확대 방안을 모색하기 위해 정례적으로 세미나를 개최할 계획”이라고 밝혔다.