Update2024.05.22 (수)
3D프린터 품질평가체계 개발, KCL 글로벌 리더 나선다
한국건설생활환경시험연구원(KCL)은 산업통상자원부 국가기술표준원의 유관 기관으로, 건설재료·생활용품·에너지·환경 분야 제품의 시험·검사 및 인증 업무를 담당하고 있는 대한민국 최고의 시험·인증기관이다.
현재 KCL은 장비연계형 3D프린팅 소재기술개발사업의 ‘3D프린팅 장비·소재·출력물의 성능 및 품질 평가 체계 개발’ 과제로 선정되어 2016년 7월부터 2018년 6월까지 3년 동안 정부출연금 20억원을 지원받아 국제표준화기구(ISO) 및 ASTM에서 3D프린팅 기술방식에 따라 구분하고 있는 7가지 방식별에 따른 대표 장비 7종(FDM, Polyjet, SLS, 3DP, SLS, DMLS, LOM)과 장비 별 대표 소재 11종(고체, 액체, 분말타입), 3D프린팅 전략기술 로드맵에서 제시하고 있는 출력물과 관련된 8대 핵심 활용분야에서 출력물 21종에 대한 품질평가 방법에 대한 가이드라인을 개발하고 있다. 또한, 본 사업을 수행하면서 국내 기업이 차별화된 전략으로 새로운 세계시장을 개척하기 위한 발판을 마련하기 위해 신규 국제표준제안도 6건을 목표로 하고 있다.
현재 ISO TC 261과 미국재료시험협회 ASTM F42는 표준화 협력을 위해 2011년 PSDO(Partner Standards Development Organization)협약을 맺고 표준화 협력을 위한 자문그룹을 운영하고 있으며 지금까지 3D프린팅과 관련 된 표준 14건을 발행된 상태이며, 현재 장비·소재·출력물과 관련 된 표준 총 19건에 대해서도 표준화 작업을 진행하고 있다.
현재까지 발행 된 표준들의 현황을 살펴보면, 프린팅 용어관련 2건, 평가관련 3건, 소프트웨어 관련 2건, 장비운영 관련 1건, 소재 관련 6건의 표준들이 발행되었고, 그 중 소재와 관련된 표준이 전체 표준에 40 % 이상을 차지하고 있으며 대부분 금속소재와 관련된 표준들이 대부분 차지하고 있다. 최근 진행되고 있는 표준에서는 출력물과 관련된 표준들이 약 40 %이상을 차지하고 있으며 관련 소재에 대한 표준도 계속 제안되고 있는 상황이다.
하지만, 지금까지 발행 된 표준 중 장비 가동 중 발생될 수 있는 안전성 관련 표준은 없는 상태이며, 미국재료시험협회(ASTM)에서도 3D프린터 장비와 관련된 환경 및 안전과 관련된 표준을 개발하기 위해 F42.06 분과를 신설했지만, 지금까지 관련된 표준 개발이 없는 상태이다.
이렇게 국제적으로 3D프린팅 안전성과 관련된 표준 제안이 없는 가운데, KCL은 2015년 국가표준기술력향상사업으로 3D프린터에서 발생되는 미세먼지 방출량 평가 방법을 개발하여 국제표준화기구(ISO)에 신규 NP(New Work Item Proposal)를 제안하기 위해 올해 1월에 한국대표단 일원으로 ISO TC 261 7차 총회에 참석하여 미세먼지 방출량 평가방법과 관련하여 기고문을 발표하였다. 당시 3D프린팅 관련 환경 및 안전에 대한 표준화 추진을 고려하고 있었던 Francois Richard(캐나다, Pratt&Whitney) 제안으로 Safty 관련 Ad-Hoc그룹을 신설하게 됐고, KCL 박경호 선임연구원이 Group 멤버로 Safty관련 국제표준화 활동을 진행하고 있다.
이와 관련하여, KCL은 지난 5월에 미세먼지 방출량 평가방법에 대한 신규 NP를 제안한 상태이며, 이번 7월 도쿄에서 개최되는 ISO TC 261에서 신규 국제표준제안을 위해 Safty Ad-Hoc 그룹 각국의 대표단 멤버들과 새로운 아이템에 대해 논의할 예정이다.
소재 표준 전체 40% 활발, 장비 관련 환경·안전 표준 無
수출 활성화 위한 FDM 가이드라인 10월 마련, 지속적 지원 필요
현재 KCL은 3D프린팅 장비·소재·출력물에 대한 품질평가체계 개발을 효율적으로 진행하기 위해 3D프린팅 지역거점센터로 지정된 (재)대전테크노파크와 표준화 전문위원회와 산업협의체 운영으로 국제협력 네크워크를 형성하고 있는 한국전자정보통신산업진흥회와 함께 컨소시엄을 구성하고 있다.
KCL은 이달 6월 말까지 Polyjet 및 SLS 장비에 대한 장비구동성능 평가 방법과 장비 가동 중 발생 될 수 있는 안전성평가, Polyjet 및 SLS 장비에 사용되는 광경화성수지 소재 및 출력물에 대한 평가방법 가이드라인을 최종 개발 할 예정이다.
장비에 대한 구동성능평가 방법으로 장비별 기본 사양으로 제공되고 있는 적층두께, 출력속도, 인쇄최대사이즈 등에 대한 평가를 위한 시험편으로 3D모델링 파일(STL)을 개발하여 평가 할 수 있도록 가이드라인을 개발하였고, 장비의 출력 정밀·정확도를 평가하기 위한 시험편으로 6건의 3D모델링 파일(STL)을 개발하였다. 특히 3차원 형상의 출력물의 정밀·정확도 평가를 위해 모양 공차, 위치공차, 자세공차를 평가 항목별로 구분하여 평가 별로 3D모델링 파일(STL)을 각각 개발하여 평가 할 수 있도록 개발하였다.
소재 및 출력물에 대한 품질평가 개발을 위해 Polyjet 및 SLS에 사용되는 광경화성 수지 재료 3가지(에폭시계열, 아크릴계열, 고무유사성재료)에 대한 국외 메이저(Major)} 회사별 기본 물성평가 방법 자료와 국제 환경규제현황(RoHS, WEEE, REACH 등) 그리고 3D 프린팅 평가방법에 대한 가이드라인으로 발간 된 ISO 17296-3을 참고하여 국내 공인시험기관에서 평가 할 수 있는 방법으로 가이드라인을 개발하였다.
특히, 3D프린터 가동 중 액상수지의 광경화성 수지 원재료와 적층한 출력물에서 발생되는 초미세먼지 및 유해물질(TVOC,HCHO 등)이 실내공기질을 악화 시킬 우려가 있어 3D프린터 가동 중 발생 될 수 있는 안전성 평가 방법 가이드라인을 개발하여 국내 제조업체들이 친환경 소재 및 장비 개발을 유도하여 차별화된 전략으로 국외 시장을 개척할 발판의 기회를 마련하였다.
또한, 소재 및 출력물 종류에 따라 물리적 성능을 평가 할 수 있도록 평가용 시험편 3D모델링 파일(STL) 12건을 각각 개발하였고, 3D프린팅 출력물 적층 방향과 방향 별 평가 대상 시험편을 규정하여 평가 할 수 있도록 가이드라인을 개발하였다. 아울러, 출력물의 기하학적 구현 성능을 평가하기 위하여 표준디자인(Angle, Hole, Tolerance, Font) 6건을 개발하여 출력물의 품질성능을 평가할 수 있도록 가이드라인을 개발하였다.
현재 FDM방식에 대한 장비구동성능 평가 방법과 소재 및 출력물에 대한 평가 가이드라인을 개발 중에 있으며 올해 10월에 최종적으로 가이드라인을 개발할 예정이다. 이와 관련하여 오는 6월23일 서울역 LW컨번션 크리스탈홀에서 3D프린팅 품질평가 개발 내용 및 국제표준화 동향 세미나를 개최해 그동안의 사업성과 및 3D프린팅 업체들의 의견들을 수렴하는 자리를 가질 예정이다.
미래창조과학부에서는 2015년 12월 22일에 제정한 ‘3D프린팅산업 진흥법’에 대해 올 연말 시행령을 앞두고 구제척인 시행령(안) 작업을 진행하고 있다. 그 중 삼차원프린팅산업의 기반 조성 사업의 일환으로 품질인증 기관을 지정하여 3D프린팅 관련 기술 및 서비스에 관한 품질인증을 실시 할 예정에 있다.
현재 KCL에서는 이과 관련하여 3D프린팅 장비·소재·출력물에 대한 품질평가 가이드라인을 개발 중에 있으며, 품질평가 설비 및 인력을 보유한 국내 최대 공인시험기관으로서 품질인증 기관 지정을 위한 가장 우수한 조건을 갖추고 있어 품질인증기관으로 지정 시 관련 시행령이 가장 효율적으로 운영 될 수 있을 거라 판단된다.
더불어, 본 사업을 수행하면서 개발 된 가이드라인 중 국제적으로 우수하다고 판단되는 가이드라인을 국내 TC 261 전문위원회 검증을 통해 2018년까지 총 6건의 국제표준을 제안할 예정이지만, 본 사업 종료 이후 지속적인 정부 지원이 없을 경우 자칫 국제적으로 우수한 표준을 제안하고도 지속적인 국제 표준화 활동을 못하여 오히려 국가적 이미지를 추락 시키는 일이 없도록 정부의 적극적인 관심과 지원을 기대한다.
