▲ 대한금속·재료학회가 개최한 `2024년도 하계기술 심포지엄`에서 14일 강민철 3D프린팅연구조합 상임이사가 발표하고 있다

우리나라가 글로벌 우주항공 강국으로 도약하기 위해선 항공소재의 낮은 국산화율을 해결하기 위한 정부의 체계적인 기술개발 지원과 함께, 원가경쟁력이 있는 적층제조(3D프린팅) 적용 활성화를 위해 차세대 금속분말 제조기술 개발 등이 필요한 것으로 나타났다.

대한금속·재료학회는 13일부터 14일 대한상공회의소에서 ‘혁신과 협력을 통한 K-항공소재 국산화’를 주제로 심포지엄을 개최했다.

이번 심포지엄은 미래 먹거리 산업으로 급부상하고 있는 우주항공 산업의 항공엔진과 소재의 국산화와 소재산업 생태계 구축을 위해 최신기술 동향을 공유하고, 정보 교류를 위해 대한금속·재료학회가 주최했다.

심포지엄은 △항공 소재 국산화의 비전과 전략, 현황과 도전 과제 △혁신적 기술과 공정을 통한 항공 소재 혁신 동향 △항공 소재 산업의 신생태계 구축: 국산화와 글로벌화를 위한 전략으로 프로그램을 나눠 이틀간 개최됐다.

14일 오전에는 ‘혁신적 기술과 공정을 통한 항공 소재 혁신 동향’을 주제로 김영무 국방과학연구소 팀장, 최백규 한국재료연구원 박사, 염종택 한국재료연구원 본부장, 박지연 한국원자력연구원, 강민철 3D프린팅연구조합 상임이사가 발표했다.

국방과학연구소 김영무 팀장은 ‘항공엔진 소재의 국산화 현황과 개발 전략’을 주제로 국내 항공엔진과 항공엔진 소재의 국산화 현황과 항공엔진 소재의 개발 필요성에 발표했다. 미국은 무인기 적용 터보팬 엔진 및 이의 소재·부품을 수출통제품목으로 지정했으며, 주요국 첨단산업 갈등 및 미중 갈등 등 공급망 불안으로 인해 국내 항공엔진 소재의 개발이 요구된다고 설명했다.

특히 국내 항공 산업 생산의 경우 소재품목의 국산화율이 0.6%로 매우 낮아 소재기술의 국산화 필요성을 강조하고 국내 독자 소재 공급망 구축을 위해 정부의 체계적·통합적 기술개발 계획 수립 및 수행을 제언했다.

한국재료연구원 최백규 박사는 ‘항공용 초내열합금의 개발 동향 및 국산화’에 대해 발표했으며 초내열합금 부품화 개발필요기술 등에 대해 설명했다.

한국재료연구원 염종택 본부장은 ‘항공용 타이타늄합금 개발 동향 및 국산화 도전과 과제’에 대해 발표했다. 먼저 글로벌 타이타늄 수출입 동향에 대해 설명하며 한국이 세계 5위의 타이타늄 수입국이지만, 주요 수출 품목이 스크랩(Scrap), 주요 수입 품목이 주괴(Ingot)으로 국내 타이타늄합금 전신재 제조 기반이 취약하다고 설명했다.

또한 항공용 타이타늄 신합금 개발에 관해서는 개발 이슈인 고온용Ti, Cold dwell fatigue(내피로) 저항 Ti합금에 대해서, 3D프린팅 제조기술에 대해서는 소량 다품종이 요구되는 국내 Ti합금 항공부품 제조시 가장 적합한 공정이라고 말했다. 타이타늄 소재 자립화를 위해서는 소재의 생태계 완성형 실증 기술개발 및 시험인증 체계 구축을 추진해야 한다고 설명했다.

한국원자력연구원 박지연 박사는 ‘우주항공용 CMC복합재료’의 글로벌 동향과 국내 기술현황에 대해 설명하고 CMC 소재 R&D기술의 고도화 및 체계화와 CMC 소재 상용기술 확립 등을 제언했다.

3D프린팅연구조합 강민철 상임이사는 ‘우주항공용 금속소재 적층제조 글로벌 동향 및 국내 개발 현황’에 대해 발표했다. 먼저 세계 적층제조 소재시장 전망에 대해 설명하며 그중 금속분말이 `26년 가장 성장치가 높고, 적층제조 산업 전망에서는 항공우주/방위가 가장 성장치가 높은 것으로 전망됐다고 설명했다.

또한 부품 생산시 기존 공정과 적층제조기술의 원가를 비교하면 우주항공 분야에서는 적층제조가 원가경쟁력이 있으며 이를 위해 차세대 금속분말 제조기술 개발이 필요하다고 설명했다. 기존의 금속분말 제조를 위해 아르곤 가스 등을 사용하는 아토마이징 장비가 사용되고 있는데 가스 관련비용이 생산 비중의 10~30%를 차지한다. 이를 해결하기 위해 가스를 사용하지 않는 차세대 금속분말 제조기술이 주목받고 있다.

끝으로 적층제조 시장의 특이점으로는 적층제조의 후공정기술로 열간등방성형(HIP) 기술이 중요시됨에 따라 장비도입사례가 증가하고 있다고 설명했다.

▲ 국내 항공산업 품목별 생산현황(출처: 한국항공우주산업진흥협회)