▲ ‘2026 공동 심포지엄-금속 적층제조의 미세조직 제어와 산업 적용’ 참석자들이 단체 기념촬영에 응하고 있다.

금속 적층제조 기술이 원자력, 우주항공, 터빈엔진 등 고부가가치 산업으로 확대되기 위해서는 단순히 ‘잘 쌓는 기술’을 넘어 소재 설계와 반복 열이력, 미세조직, 기계적 특성, 품질검증을 아우르는 통합적인 접근이 필요하다는 전문가들의 의견이 모아졌다.

대한용접·접합학회 용접야금연구위원회와 적층제조연구위원회, SMR 3D프린팅 제작지원센터는 20일 부산 호텔농심 대청홀에서 ‘2026 공동 심포지엄-금속 적층제조의 미세조직 제어와 산업 적용’을 개최했다고 밝혔다.

이번 심포지엄에서는 금속 적층제조 과정에서 형성되는 미세조직과 기계적 특성의 상관관계를 살펴보고, 소재·용접야금에서 인공지능(AI), 원자력, 조선, 항공우주까지 금속 적층제조의 기술적 현안과 산업 적용 사례가 폭넓게 다뤄졌다.

첫 번째 세션에서는 적층재의 미세조직과 물성을 제어하는 소재·공정 기술이 집중적으로 소개됐다. 포스코 김성호 박사는 L-PBF 방식으로 제조한 H13 열간공구강의 낮은 충격인성을 개선하기 위한 심랭처리 연구를 발표했다. 연구에서는 심랭처리에 따른 탄소 원자의 재배열과 전이 탄화물 형성이 이후 템퍼링 과정에서 탄화물 석출을 촉진하며, 이를 통해 취성을 완화하는 동시에 미세 탄화물 분포에 따른 강도 향상 효과까지 얻을 수 있음을 제시했다.

한국재료연구원 박기태 박사는 ‘금속 적층제조용 와이어 소재 개발의 필요성과 용접야금학적 고찰’을 주제 발표했다. 박 박사는 기존 AWS 용접재료 규격이 금속 적층제조용 와이어 개발의 현실적인 출발점이 될 수 있지만, 적층 공정 특유의 반복 열이력과 재용융으로 발생하는 위치별 미세조직 및 물성 변동까지 보증하기에는 한계가 있다고 설명했다.

특히 적층제조용 소재는 와이어의 화학조성과 송급성뿐만 아니라 응고 및 편석, 상분율, 방향별 특성, 장기 건전성까지 함께 고려하는 통합 소재설계가 필요하다는 점을 강조했다.

또한 산업 적용을 위해서는 ‘와이어의 규격 적합성’에서 한 단계 더 나아가 ‘적층된 소재 자체의 성능’을 검증해야 한다고 밝혔다. 적층된 용접금속 자체를 자격이 부여된 재료로 만드는 것이 중요하며, 기존 용접재료 규격과 적층재 요구사항 사이의 간극을 해소하고, 적층재의 벌크(Bulk) 성능과 코드 적용성을 확보하는 것이 향후 상용화의 핵심 과제라고 제시했다.

UNIST 김남훈 교수는 AI와 적층제조를 결합한 대면적 적층제조 공정 최적화 기술을 소개했다. 물성 역보정과 물리·해석 모델을 연결한 폐루프(Closed-Loop) 프레임워크를 기반으로 공정 결과를 예측·보정하는 접근법과 함께, 이를 5m급 선박용 프로펠러 WAAM 제작기술로 확장하는 연구개발 방향을 제시했다. 대형 맞춤형 주조품인 선박 프로펠러를 WAAM으로 전환할 경우 금형 없는 근사망형 제조, 소재 손실 저감, 다품종 합금 대응과 MRO 현지 제작 등의 장점이 기대된다고 밝혔다.

두 번째 세션에서는 원자력과 항공우주 등 고신뢰성 산업으로 논의가 확대됐다. 한국원자력연구원은 적층제조 기술을 이용한 사용후핵연료 처분용기 연구현황을 소개하며, 구리층 두께 저감과 함께 부식저항성과 구조 건전성을 동시에 확보해야 하는 기술적 과제를 제시했다. 약 23~27톤에 달하는 처분용기를 취급하는 과정에서 용접부가 전체 하중을 지지하는 핵심 부위가 되는 만큼 우수한 기계적 특성 확보가 필요하며, 장기간의 심지층 부식데이터 확보 역시 검증의 중요한 요소로 제시됐다.

국립창원대 홍현욱 교수는 터빈엔진용 적층제조형 초내열합금 설계와 관련해 고온에서의 입계 취화와 균열 문제를 다뤘다. 적층 초내열합금의 고온 신뢰성 확보를 위해 합금 조성 변경과 열처리를 통한 입계 안정화가 필요하며, 미세합금화에 의한 액화균열 제어 가능성을 소개했다.한화에어로스페이스 김영무 수석연구원은 새로운 우주항공 시대에 대응한 적층제조 기술 개발과 산업 현장에서의 도전 사례를 소개하며 항공우주 분야에서 금속 적층제조의 확대 가능성을 공유했다.

국립창원대와 포스코 연구진은 기가스틸 용접부의 미세조직 제어와 기계적 성질 향상 기술을 주제로 니켈(Ni), 니오븀(Nb), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr) 등 용접금속 조성 변화가 결정립 크기와 잔류 오스테나이트, 석출물 및 상변태에 미치는 영향을 분석하고, 합금 설계를 통한 용접부 물성 제어 가능성을 제시했다. 특히 고강도 소재의 적용 확대와 함께 용접부의 미세조직과 충격·피로 특성을 정밀하게 제어하는 기술의 중요성을 강조했다.

이번 심포지엄을 통해 전문가들은 금속 적층제조의 경쟁력이 장비나 공정기술 하나만으로 결정되는 것이 아니라는 점을 지속 강조했다. 소재 설계·공정조건·열이력·미세조직·기계적 특성·성능 검증 및 코드 적용으로 이어지는 전주기 기술체계를 구축하고, AI 기반 공정 최적화와 산업별 실증을 병행하는 것이 앞으로의 핵심 과제라는 설명이다.

특히 기존 용접야금 분야에서 축적된 소재·공정·건전성 평가 기술과 적층제조 기술의 융합은 원자력, 조선, 항공우주 등 고부가가치 산업에서 금속 적층제조의 실용화를 앞당길 중요한 기반이 될 전망이다.