[3D프린팅연구조합 연재기고②]김광현 (주)코스와이어 부장

[3D프린팅연구조합 연재기고②]김광현 (주)코스와이어 부장 - 獨 선진 적층제조(AM) 기업에서 배운다②

기사등록 2018-03-30 10:02:34
수정 2018-04-11 12:25:34

국내 3D프린팅 전문가 단체인 3D프린팅연구조합에서는 지난 2월25일부터 3D프린팅 관련 기업인과 함께 독일 지역의 선진업체를 방문한 바 있다. 독일의 금속분말 제조업체인 Rosswag GmbH, 분말 제조하는 아토마이징 장비업체인 Blue Power System, 금속 적층장비 제조업체인 Trumpf와 ConceptLaser, 항공기 부품제조업체인 GE additive를 방문했다. 연재기고를 통해 이들 업체 방문을 통해 알게 된 세계적인 동향을 공유하고 우리나라가 지향해 나가야 할 바를 제시하고자 한다.

적층제조 공정 적합 경쟁력 있는 신소재 개발 필수

적층제조로 제작된 CT7 엔진 mid-frame 앞에서 기념촬영을 했다.

◇연재순서

(1)Rosswag, Blue Power System

(2)GE Additive

(3)Voxeljet

(4)Trumpf

(5)ConceptLaser

최근 전세계적으로 이슈화되고 있는 4차 산업혁명의 핵심적인 기술 중 하나가 3D프린팅이다. 3D프린팅은 다양한 산업분야에서 3D프린터의 활용 가능성에 주목하면서 플라스틱 소재 외에도 고강도가 요구되는 산업용 부품에 금속을 이용하는 응용분야에 많은 관심이 집중되고 있다.세계 주요 선진국에서는 국가차원에서 제조업의 새로운 부흥을 목표로 3D프린팅 산업 육성을 위해 다양한 정책을 추진 중이며 기업 간에도 기술 선점을 위한 경쟁이 매우 치열하다.

유럽에서 3D프린팅 산업의 중심이라고 할 수 있는 독일에 미국 기업인 GE사가 GE Additive를 설립하였다. GE사는 미래 3D프린팅 산업의 발전을 주도하기 위해 약 1조 5천억을 투자하여 스웨덴의 Arcam(EBM 방식)社와 독일의 ConceptLaser(Laser방식)社를 인수하고 분말제조업체인 캐나다의 AP&C 업체와 시뮬레이션 소프트웨어 업체인 GeonX까지 인수하면서 소재와 장비, 소프트웨어를 모두 아우르는 그야말로 명실상부한 최고의 적층제조 회사가 되었다.

우리가 방문한 GE Additive Customer Experience Center 뮌헨 외곽에 위치하며 2,700평방미터 부지에 Arcam 및 ConceptLaser 3D프린팅 설비 10대와 관련 장비를 보유하고 50명의 직원이 근무하고 있다. 이 센터의 역할은 고객 유치를 위한 전시실과 함께 3D프린팅 서비스 지원을 위한 엔지니어링 디자인 사업을 목적으로 적층제조에 대한 고객들의 제품디자인, 프로토타입 제작은 물론 생산에 이르기 까지 모든 과정을 망라하고 있다.

GE가 3D프린팅 사업에 공을 들이는 이유로는 3D프린팅 산업 자체로도 미래 사업으로 충분한 메리트가 있지만 GE 그룹내 항공기 부품 제작시 기존 850개의 부품을 12개로 줄이고, 5년이 소요되던 신제품 개발기간이 2년으로 단축되는 등 내부적으로 원가절감의 효과가 매우 크기 때문이라고 한다. 터보드롭 제트엔진의 약 35%를 3D프린팅으로 제조하고 있으며, 항공기 부품중 타이타늄 소재의 부품적용이 완료되면 787 드림라이너 항공기의 제작비용이 대당 3백만 달러 이상 감소한다는 연구 결과도 있다고 한다. 이러한 프로세스의 원가절감 효과 때문에 항공 우주 분야뿐만 아니라 의료, 자동차 부품, 일반 산업용 등으로 확대하여 소재의 개발과 적용에 GE Additive가 많은 연구를 진행하고 있다고 한다.

터보드롭 제트엔진 35% 적층제조, 항공용 Ti·초내열합금 연구 활발 인상적

수요처 맞춤 품질·서비스 차별화로 세계 AM 금속분말시장 진출할 것

엔진 연소 챔버의 단면. 수백개의 구멍이 각 각도가 틀리며 기존 방법으로는 절삭 가공 후 방전 드릴링하여 공구 수명 및 불량률의 원인이 되나 적층가공 기술을 사용하면 시간과 비용을 절감할 수 있다.

3D프린팅 제조의 특징 중 하나는 기존 전통적인 제조 방식보다 단순화, 경량화된 고기능의 형상 구현이 가능하므로 적합한 소재만 제공된다면 기존 제품보다 훨씬 효율적인 부품을 제작할 수 있다. 따라서 적층제조 공정에 적합한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 3D프린팅에 적용되는 주요 소재 개발 추이는 최근 항공용 소재 추이와 그 궤를 같이하는데 엔진 추진체에서는 타이타늄 함금 및 초내열합금을, 항공기 동체에서는 복합체 및 경량소재 비율이 지속적으로 증가하고 있는 등 타이타늄 합금의 연구가 가장 왕성하게 이루어지고 있다.

국내에서도 3D프린팅 산업에 대한 관심이 급증하고 있고 소재 개발에 대한 필요성이 대두하고 있으나 선진업체들에 비하면 아직 걸음마 단계로 장비, 소재 등 산업 전반의 연구와 기술개발이 시급한 상황이다.

㈜코스와이어는 스테인레스 및 특수 합금 와이어 제조의 세계적인 선도 기업으로 3D프린팅용 분말을 연구 및 개발을 이제 막 시작하는 회사이다. 수요처의 요구되는 특성과 품질의 재현성, 그리고 경쟁력 있는 가격과 차별화된 서비스를 통해 세계 3D 프린트 분말 시장에 혁신적인 기업으로 성장하도록 노력을 경주해 나갈 것이다.

하루가 다르게 발전하고 있는 금속 3D프린팅 산업의 세계적인 선두업체인 미국 GE 그룹의 독일 GE Additive를 방문하여 금속 3D프린팅 산업의 최신기술 동향을 파악하고 이를 활용한 미래 산업의 전망을 알 수 있는 좋은 기회가 되었다. 아울러 당사도 분말제조 기술을 완성하여 우리의 소재로 만든 부품이 항공기에 적용될 날이 멀지 않았다는 희망적인 확신을 해본다.