지금까지 적층제조기술 발전을 이끈 항공우주산업에서 적층제조를 통한 부품양산을 위해 투자를 확대하면서 시장 성장이 예상보다 빠르게 진행되고 있다는 의견이 제시됐다.

3D프린팅연구조합(이사장 박영서)과 3D프린팅 창의융합 표준화 포럼이 공동주관으로 10일 서울 더 플라자 호텔 다이아몬드홀에서 개최한 ‘제1회 3D프린팅 기술확산 컨퍼런스’에서 신충식 한화에어로스페이스 수석은 ‘금속 3D프린팅 개발 동향 및 전망-항공우주산업 중심’을 주제발표 했다.

세계 항공엔진 제작기업들은 개발기간 및 제작비용을 크게 절감할 수 있는 솔루션으로 적층제조를 주목하고 양산 공정에 적극 적용하고 있다. 항공산업의 성장과 함께 항공기 부품을 위한 적층제조시장은 2019년 1조3천억원에서 2029년 8조9천억원으로 연평균 21% 급성장할 것으로 전망되고 있다. 복잡한 디자인 제조 및 항공용 가스터빈 엔진은 PBF 공정이, MRO(수리) 부품은 DED 공정이, 대형 단순 부품은 와이어를 활용한 DED 공정이 주도할 것으로 예상된다.

대표적인 항공우주 적층제조 양산부품 성공사례는 GE의 LEAP 엔진용 연료노즐이다. GE는 이를 위해 대규모 투자를 통해 적층제조 분말, 장비, SW 기업을 인수해 수직계열화했고 미국 알라바마 주 어번공장에 전용 적층제조 생산라인을 구축했는데 올해 60대의 금속 3D프린터를 구축할 예정이다. 신충식 한화에어로스페이스 수석은 “이는 당초 구축계획인 50대를 뛰어넘는 것으로 2020년에는 3만5천개의 연료노즐을 생산할 계획이어서 예상보다 항공우주분야에서 적층제조가 빠르게 적용되고 있음을 의미한다”고 밝혔다.

GE는 회전 부품인 블레이드까지 적층제조에 성공하는 수준에 도달했으며 브라켓도 적층제조하고 있다. 프랑스 샤프란은 6,800만유로를 투자해 2021년 적층제조 공장 캠퍼스를 구축하고 최대 50대의 3D프린터를 구축할 예정이며, 독일 MTU도 2천만유로를 투자해 폴란드 항공엔진 공장에 적층제조 공장을 신축할 계획이다. 미국 아마존의 CEO인 Bezos의 민간 항공회사인 Blue Origin은 미국 앨라배마주 헌츠빌에 적층제조 로켓 엔진 생산 공장을 2020년 완공하기 위해 2억달러를 투자하고 있으며 400개의 로켓엔진 부품을 적층제조로 생산하고 있다.

이처럼 투자가 활발히 진행되면서 신규 엔진부품 생산에 적층제조적용이 가속화 될 전망이다.이를 위한 선결조건은 인증과 신뢰성 등이 확보다. 이에 FAA와 EASA는 물론 세계 관련 기업들이 공동으로 워크숍을 진행해 적층제조 인증제도와 규제를 만들고 있다. 특히 지멘스의 자회사인 영국의 머티리얼 솔루션즈와 미국의 신타비아가 주요 항공기업들의 특수공정 인증프로그램인 Nadcap 인증을 받은 것은 항공우주산업에서 적층제조 수요가 있음을 방증한다.

신충식 한화에어로스페이스 수석은 “향후엔 GE 등 선진기업과 같이 금속 적층제조가 외주가 아닌 인하우스 개념으로 운영될 것”이라며 “항공우주산업에서 적층제조를 통한 생산성 향상이 가장 큰 이슈이며 이를 위해선 3D프린터 적층속도 향상, 자동화, 시뮬레이션, 대형화 등 이슈를 해결해야 하며 한정된 소재의 다양화, 저가격화, 신뢰성 확보 등을 위해 업계가 공동으로 노력해야 한다“고 밝혔다.

한편 항공기 엔진 등 다양한 방산사업을 영위하고 있는 한화에어로스페이스는 지난 2008년부터 항공기 엔진 부품 수리를 위해 DED 방식 금속 적층제조기술을 적용했으며, 제품 개발시 필요한 시제품 및 양산부품 제작을 위한 적층제조기술 체계를 구축 중이다.