▲ ‘TCT@MATOF 2017’에서 강민철 3D프린팅연구조합 상임이사가 기조강연을 하고 있다..

적층제조시대를 맞아 금속 3D프린팅 시장의 성장세가 가파를 것이라는 전망이 나왔다. 이를 위해 스마트 소재 개발과 각 산업분야 적용을 위한 소재 신뢰성 확보가 중요하다는 의견이다.

CECO(창원컨벤션센터)사업단은 11월1일과 2일 CECO에서 양일간 세계적인 3D프린팅/AM(적층제조) 컨퍼런스인 ‘TCT@MATOF 2017’를 개최했다.

Rapid News와 국내 최고 전시회 전문기업인 ㈜코엑스가 공동주최하는 ‘TCT@MATOF 2017’은 총 18 세션을 통해 기존에 국내에서 만날 수 없었던 새로운 연사가 나서 3D프린팅/적층제조 기술의 현황과 미래산업전략을 공유하는 자리다. 이날 컨퍼런스에는 이틀동안 360명이 참석할 정도로 산학연관의 많은 관심을 받았다.

1일 오전 10시부터 강민철 3D프린팅연구조합 상임이사가 ‘한국 금속적층제조산업 연구현황’을 주제로 기조연설을 하며 총 11명개의 해외연사, 7개 국내연사 세션을 통해 생산, 제조, 우주항공, 자동차, 금속, 하이브리드 머신 등 다양한 제조분야에서의 3D프린팅과 적층제조 활용방안을 소개한다.

강민철 이사는 GE를 필두로 3D프린팅이 우주항공, 의료, 자동차, 중공업 등 제조업 공정에 적용이 확대되면서 세계 금속 3D프린팅 시장이 2016년 15억8,800만달러에서 2020년 63억8,100만달러로 4배 성장할 것으로 전망했다. 연평균성장률은 금속분말 시장이 50%로 가장 높고 뒤를 금속 3D프린팅 장비 40%, 금속부품 40%, 분말제조장비 25%가 뒤를 이을 것이라고 밝혔다. 2016년 적층제조(AM) 기계 판매 대수는 957대로 추정되며 이는 2015년 808대를 판매한 것에 비해 18.4% 늘어난 수치다.

세계 금속분말시장 중에서는 고강도 부품을 제작할 수 있는 타이타늄 분말시장이 2020년 2억6,550만달러로 연평균 32% 성장할 것으로 예측됐다. 이외에도 주로 사용되고 있는 스테인리스(2억1,510만달러), 니켈(1억3,760만달러), 알루미늄(1억2,340만달러) 등도 연평균 30% 이상 성장할 것으로 전망됐다.

향후 금속 3D프린팅 발전은 새로운 합금소재개발이 좌우할 정도로 중요하다. 급속 가열, 급랭에 견딜 수 있는 분말개발이 요구되고 있으며 나아가 비정질합금, 형상기억합금 등 스마트 소재 개발 필요한 상황이다. 최근 국내 금속3D 프린팅기업 대건테크는 수술 후 녹아서 2차 수술이 필요없는 바이오디글레이더블 마그네슘 합금을 개발하기도 했다.

강민철 이사는 “최종적으로는 복합소재를 원하는 곳에 기능을 발현시킬 수 있는 수 있는 적층기술개발이 필요하다”며 “디자인 측면에서는 자연모사. DfAM(적층제조를 위한 디자인) 기술확보가 필요하며 일례로 자동차 경량화, 충격흡수 구조, 냉각성능 향상 등에 적층제조기술을 적용하려면 다른 기술과의 융합과 차세대 기능성 소재가 요구된다”고 밝혔다.

홍재근 재료연 박사는 항공용 부품을 타이타늄으로 제작할 때 기존 절삭가공 방식으로는 20킬로그램의 분말로 1킬로그램 부품을 만들었다면 3D프린팅을 통해 2킬로그램 분말이면 충분하다고 밝혔다. 또한 타이타늄 가격이 비싸고 성형성 좋지 않다는 단점은 3D프린팅하기에 장점이 있다는 의미라고 밝혔다. 홍 박사는 분말을 적층하는 방식외에도 와이어 형태로 적층하는 기술 개발은 물론 최종적으로 출력물의 성질과 구조를 제어하는 기술개발이 필요하다고 밝혔다.

신충식 한화테크윈 수석은 항공엔진 기술방향은 친환경, 고효율, 공정혁신으로 흘러가고 있다며 적층제조기술은 여러 부품을 합치거나 효율을 높이는데 적합한 기술이기 때문에 적용이 확대되고 있다고 밝혔다.

우주항공 업계에서는 PBF 방식의 금속 3D프린팅이 가장 적합한 것으로 평가되고 있으며 DED는 수리 분야에서 경쟁력을 갖추고 있다. 우주항공에 부품을 적용하려면 FA 승인 등을 통한 신뢰성 확보가 가장 중요한데 하니웰의 경우 인코넬 718 소재 신뢰성 데이터를 확보하는데 무려 17~18억을 투자할 정도로 어려운 일이다. 위험부담이 크기 때문에 가장 만들기 쉬운 부품부터 제작을 해 승인받아야 하며 설계하는 인력들도 DfAM에 대한 이해가 필요가 있다고 신 수석은 밝혔다.

항공기 엔진의 경우 가까운 시일내에 캐스팅으로 만들었던 복잡한 부품, 가공이 어려운 타이타늄 부품, 열교환기 등에 적층제조기술이 적용 될 전망이다. 이를 위해선 3D프린팅 적층크기 확대, 속도 향상, 후처리 공정 자동화 기술, 엔지니어 교육, 다양한 소재 기술개발 및 표준화가 요구된다고 신 수석은 밝혔다.

한편 이번 컨퍼런스와 함께 10월31일부터 11월3일까지 글로벌 기계, 3D프린팅, 스마트팩토리 관련 업체가 총 출동한 ‘2017 창원국제생산제조기술전 및 컨퍼런스(MATOF 2017)’도 함께 열린다. 145개 업체가 358부스 규모로 출품해 스마트팩토리, 제어·계측, 금속공작·가동, 프레스성형 등 6개의 전문산업분야 제품과 기술을 선보인다.

TCT Show는 Rapid News 주최로 올해 22회째 개최되는 세계적인 3D프린팅/AM 컨퍼런스 겸 산업전시회로서, TCT Asia(3월, 중국 상하이), Rapid+TCT(5월, 미국 피츠버그), Formnext Powered by TCT(11월, 독일 프랑크푸르트) 등 전세계에서 순회 개최되면서 제조업의 스마트화에 기여하고 있다. 내년 10월16일부터 18일까지 창원컨벤션센터 제1전시장에서는 3D프린팅/AM 산업전문 전시회인 ‘TCT KOREA 2018’가 국내 처음으로 열릴 예정이다.