▲탄소융합기술원이 탄소섬유를 이용해 3D프린팅 기술로 제작한 전기차

한국탄소융합기술원은 19일부터 오는 5월 말까지 대전 중앙국립과학관에서 열리는 ‘과학의 날 기념 특별 전시프로그램’에서 3D프린팅 제조기술로 탄소복합소재를 활용해 제작한 친환경 커뮤터카를 전시한다고 밝혔다.

커뮤터카는 탄소융합기술원이 전라북도와 전주시의 지원을 받아 국내 최초로 개발한 ‘탄소섬유강화 3D프린팅 전기자동차(BASTA)’이다.

기술원 오제하 박사 연구팀이 순수 자체기술로 제작한 친환경 커뮤터카는 지난해 서울에서 열린 ‘2017 JEC ASIA’에서 최초로 선보였으며, 지난 6일부터 8일까지 전주월드컵경기장 내 특별전시장에서 진행된 ‘2018 제5회 국제 3D프린팅·드론 코리아 엑스포’에서는 1호차와 비교해 대형부품을 한 번에 출력할 수 있는 소재와 출력기술이 개선된 2호차 모델이 모습을 드러냈다.

시는 이번 과학의 날 기념 특별 전시를 통해 관람객들에게 대한민국 탄소산업 중심도시 전주를 널리 알릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.

앞서 오제하 박사 연구팀은 지난 2년간의 연구를 통해 △대형 3D프린팅 장비 △탄소섬유강화 프린팅소재 △프린팅 소프트웨어 △자동차 디자인 및 제작 등 3D프린팅 관련 기초기술을 자체 확보하는데 성공했다.

탄소섬유강화 3D프린팅 전기자동차(BASTA)는 기술원이 자체 개발한 국내 최대 규모(가로 2.5m, 세로 2.5m, 높이 2m)의 대형 3D프린터를 통해 한 번에 고속으로 출력된다.

특히 기술원이 개발한 3D프린터는 탄소강화 재료를 사용하는데, 탄소소재를 고분자수지에 섞어 가벼우면서도 강도가 높은 3D프린터용 소재를 자체 개발해 특허 등록도 완료한 상태다.

대형 출력물이 충분한 기계적 성능을 갖기 위해서는 3D프린팅에 최적화된 설계와 적층제어기술이 필요하며, 3D프린팅 노즐의 온도 및 압출속도 제어, 탄소섬유복합재료의 적층속도 및 냉각제어, 적층방식 제어를 통해 자동차에 요구되는 강도특성을 유지하면서 경량화하기 위한 적층기술을 개발했다는 것이 기술원 관계자의 설명이다.

이 적층제어기술은 3D프린팅에서 서포트 재료 없이 단일재료만으로 중공(속이 비어 있는) 구조를 형성해 차량의 중량을 획기적으로 줄일 수 있는 기술로 알려졌다.

기술원은 기 확보한 대형 3D프린팅 기초기술을 활용해 산업분야에서 가장 빠르게 적용 가능한 대형 목업(mock-up) 분야의 상용화를 추진할 계획이다.

목업은 비행기나 자동차 등 제품을 개발할 때에 장치를 제작하기에 앞서 각 부분의 배치를 좀 더 실제적으로 검토하기 위하여 만드는 실물 크기의 모형을 의미한다.

연구개발 책임자인 오제하 박사는 “3D 프린팅 기술은 디지털 설계 데이터를 이용하여 소재를 쌓아 올려서 3차원 형상의 제품을 제조하는 기술로, 별도의 금형제작 없이 다양한 제품 생산이 가능함 따라 제품개발에 소요되는 시간 및 비용을 획기적으로 절감시킬 것으로 기대되는 4차 산업혁명 시대의 차세대 핵심기술”이라며 “머지않은 미래에 전기자동차의 기본 플랫폼에 3D프린팅으로 스스로 디자인한 자신만의 고유 자동차를 갖게 되는 시대가 도래 할 것”이라고 전망했다.

전주시 신성장산업본부 관계자는 “3D 프린팅용 융복합 소재 기술 개발을 통해서 다양한 수요가 있는 개인 맞춤형 제품의 활성화도 가능할 것”이라며 “고정밀 3D 프린팅 기술을 이용한 제조기술 확보는 다품종 소량생산이 필요한 정밀기기, 우주 항공, 자동차 등 다양한 분야의 정밀 부품 소재 개발에 응용 가능하여 신산업 창출까지 기대되는 만큼, 시로서도 어렵게 확보한 원천기술과 인프라를 한층 더 고도화하는 데 힘을 쏟아 지역의 확실한 미래 먹거리로 활용하는 데 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

한편 3D프린팅 전기자동차의 이름인 BASTA는 ‘Black PASTA’에서 따온 말로, 검정색 먹물 파스타면처럼 생긴 탄소섬유강화재료(CFRP)를 이용해 3차원 프린팅 공법으로 제작한 자동차의 특징을 표현하고 있다.

‘탄소섬유강화 3D프린팅 전기자동차(BASTA)’의 3D프린팅을 비롯한 제작 과정은 YouTube에서 동영상으로도 볼 수 있다.(동영상 주소=www.youtube.com/watch?v=yOL7K3yGh_k)