▲ 금속 3D 프린팅 융합연구단 개소식에서 참석 관계자들이 현판식을 하고 있다..

외국산에 주로 의존하고 있는 금속 3D프린팅 관련 기술·장비·소재를 국산화하기 위해 산학연이 협력해 260억원을 투입하는 대규모 프로젝트가 추진된다.

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(원장 임용택)은 29일 연구원 본원에서, 금속 3D 프린팅(M3P:Metal 3D Printing) 융합연구단(단장 이창우) 개소식을 개최했다고 밝혔다. 이날 개소식에는 국가과학기술연구회 이상천 이사장, 기계연 임용택 원장, 한국생산기술연구원 이영수 원장, 한국전자통신연구원 이상훈 원장, 재료연구소 김해두 소장, (사)3D프린팅연구조합 신홍현 이사장 등 관계자들이 참석했다.

연구단은 국가과학기술연구회가 지원하고 한국기계연구원 주관으로 4개의 출연연구소와 에이치케이, 대림화학, 고려용접봉 등 9개 기업, 9개 대학이 참여하며 3년간 260억원을 투입하는 대규모 프로젝트다.

연구단은 기존 사업과 달리 참여 기관들의 융합을 극대화하기 위해서 연구기간동안 주관기관인 기계연에 참여 연구원들이 결집하여 연구과제를 수행하고 과제종료 후에 원 소속기관으로 복귀하는 ‘On-Site 융합연구’를 실시한다.

이를 통해 연구단은 금속 3D프린팅 방식인 DED(Direct Energy Deposition), PBF(Powder Bed Fusion), ME(Material Extrusion) 등에 대한 장비, 공정, 재료를 모두 개발할 예정이다.

DED(Direct Energy Deposition) 방식은 고출력의 레이저를 집광하여 모제에 용융풀을 형성하고 금속 분말이나 와이어를 공급하여 적층하는 방식이다. 연구단은 이번 융합연구를 통해 기존 장비대비 적층속도를 5배 이상 향상시킬 계획이다. 또한 3차원 냉각 채널을 가지는 스마트 금형을 대상으로 생산속도를 50%이상 향상시켜 현재 10조 원에 이르는 국내 금형 산업의 경쟁력을 높일 것으로 기대된다.

PBF(Powder Bed Fusion) 방식은 금속 분말을 얇게 깔고 레이저 프린터와 동일한 원리로 고출력의 레이저를 분말에 조사하여 용융시키는 방식으로 형상을 만들어 낸다. DED 방식에 비해서 강도는 떨어지지만 복잡한 형상제작에 용이하다. 연구단에서 개발하는 PBF방식의 프린터는 정밀도가 현재보다 2배 정도 좋은 10마이크로미터(㎛)급으로 기존에 필요했던 후가공 없이 사용이 가능할 예정이다.

연구단은 PBF방식의 프린터로 고령화 사회를 대비하여 부가가치가 높은 인공관절 제작을 목표로 하고 있다. 보통 인공관절은 인체에 무해한 티타늄을 사용하는데 현재 프린팅용 티타늄 분말은 1kg당 700달러 이상인데 연구단에서는 이를 절반이하의 가격으로 낮출 수 있는 분말생산기술을 확보한다는 계획이다.

ME(Material Extrusion) 방식은 고온에서 소재를 녹여 적층하는 것으로 연구단은 보통의 금속과는 다르게 300℃의 비교적 낮은 온도에서 녹는 합금금속을 개발하여 사용할 예정이다. 금속 ME 방식의 프린터는 주로 3차원 곡면을 가지는 부품에 직접 배선하여 3차원 회로를 만드는 공정 및 장비를 개발할 계획이다.

이창우 단장은 “본 연구단에서 개발하게 될 금속 3D 프린팅 기술은 금형, 인공관절, 3차원 회로제작 등 다양한 분야에 실제로 적용되어 국민, 국가산업에 기여할 것”이라며 “다양한 참여기관의 연구원들과 함께 융합하여 3년 안에 많은 성과를 창출하도록 노력하겠다”고 밝혔다.