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  • 기사등록 2023-02-08 13:56:19
  • 수정 2023-02-20 09:43:41
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PBV(목적기반 모빌리티), UAM(도심항공교통), 전기차 등 차세대 모빌리티 부품의 고강도화 및 경량화를 위해 소결 기반 바인더 젯(BJ) 적층제조 기술을 확보하는 R&D 사업이 본격 추진된다.

산업통상자원부는 8일 ‘2023년도 소재부품기술개발사업 신규지원 대상과제’를 공고하고, 신규 과제에 1차로 525억원 등 올해 총 1,005.3억원을 투입한다고 밝혔다.


올해 소재부품기술개발사업 신규 과제는 이차전지, 공정용 소재·부품 등 주력산업 공급망 안정화를 추진하고 첨단반도체, AAV(미래형 첨단비행체) 등 미래 첨단신산업 소부장 발전을 지원하는데 목적이 있다.


이중 적층제조(3D프린팅) 관련 과제로는 ‘차세대 모빌리티용 고탄소강 소재 및 고비강도 부품 소결기반 적층제조 기술개발’에 54개월간 총 200억원이 투입된다.


이번 과제는 차세대 모빌리티용 부품의 대량생산, 대면적, 고강도화, 경량화, 고기능성 등 다양한 요구특성에 대응하는 소결기반 적층용 소재 및 부품화 기술개발이 목적이다.


BJ 적층제조는 얇게 펼쳐진 금속, 폴리머, 세라믹 등 분말을 선택적으로 바인더로 접합해 형상을 적층하고 소결해 부품화하는 공정으로 이뤄진다. 비싼 레이저를 사용하는 PBF(Powder Bed Fusion) 방식 적층제조 기술과 달리 고탄소(>1.5%) 철강 및 난주조성·난용접성 소재 적용이 가능하고, 대용량(>25L) 및 고속(>3.6L/hr) 적층 가능 장점이 있어 자동차, 전자, 로봇, 기계 등 다양한 산업에 필요한 부품 양산 기술로 자리매김하고 있다.


차세대 모빌리티의 경우 부품 대량생산이 필요한 기존 내연기관 차량의 대량생산과 달리 모델당 3만대 이하의 다품종 소량생산이 필요하다. 소결기반 BJ 적층제조는 프린터 1대당 하루 500개 이상의 맞춤형 부품 생산이 가능해 차세대 모빌리티 부품 생산기술로 경쟁력을 갖추고 있다. 폭스바겐, BMW 등은 2025년까지 BJ 적층제조를 통해 자동차 부품 양산을 완료할 계획이다.


그러나 BJ 적층제조는 바인더를 제거하고 소결공정을 거쳐야 하는 단점과 소결 과정에서의 수축 문제 등을 해결하는 것이 과제로 남아있다.


이에 따라 이번 과제에서는 △적층 상대밀도 95% 달성 가능한 입도 20㎛ 이하 구형분말 제조기술 개발(1세부) △적층부피 25L 및 적층속도 3.6L/hr급 소결 기반 적층제조 기술개발(2세부) △인장강도 1GPa급 모빌리티 가변플랫폼용 소결 기반 적층제조 부품 기술개발(3세부) 등 3개의 세부과제 개발이 추진된다.


각 세부과제별로 살펴보면 총 63억원이 투입되는 1세부과제에서는 소결 공정을 통해 높은 상대밀도를 구현할 수 있도록 20㎛(마이크로미터) 이하 미세 구형분말 개발이 추진된다. 기존 가스 아토마이징 공정으로는 분말 생산 수율이 낮기 때문에 용탕-가스 간 충돌에너지를 높일 수 있는 수분사-가스분사 Hybrid 기술, 고온 가스분사 기술 등 새로운 제조기술 개발이 추진될 전망이다. 또한 금속분말 간의 결합력을 향상시키고 개발되는 금속분말의 특성에 맞도록 전용 고품위 바인더 시스템 설계 및 제조기술 개발도 추진된다. 이밖에도 적층소결 소재 고밀도화를 위한 고온등방가압 등 후공정 기술개발도 병행된다.


총 78억원이 투입되는 2세부과제에서는 차세대 모빌리티에 적용되는 대면적 복잡형상 및 경량구조의 철계 부품 대량생산에 필요한 전산해석 기반 부품 맞춤형 철강소재 합금설계 기술, 소결 수축률 예측 등 바인더 적층 시스템 설계 및 성형·탈지·고밀도 소결·후공정 등 부품화 기술 등이 개발된다.


총 58억원이 투입되는 3세부과제에서는 하나의 플랫폼으로 다양한 모빌리티 구현이 가능한 복잡형상의 모빌리티 연결부품 충돌 강성 확보를 위한 철계 스마트 연결부품의 적층제조특화설계(DfAM) 및 소결 기반 적층제조공정 적용을 통한 부품화 기술개발이 추진된다.


산업부는 이번 기술개발을 통해 2025년 8천억원 이상의 차세대 모빌리티용 신규 부품 시장 진입이 가능하고, 추가적으로 차량용 금형 및 동력전달, 고비강도 구조용 신규 부품(‘30년, 1조원 규모) 시장 형성이 가능할 것으로 기대하고 있다.


이번 과제의 접수기간은 오는 2월21일부터 3월29일 18시까지로 산업기술 R&D 정보포털(itech.keit.re.kr)에서 신청서를 내려받아 제출하면 된다.



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