▲ 한국생산기술연구원 시흥 3D프린팅 제조혁신센터를 이끌고 있는 (左부터) 박지용 선임연구원, 이협 선임연구원, 손용 센터장, 하철우 선임연구원.

3D프린팅으로 각종 산업에 필요한 부품과 공정을 개발해 민간에 이전하고 있는 한국생산기술연구원 시흥 3D프린팅 제조혁신센터가 부품 상용화에 필수적인 실증 평가 체계 구축에 박차를 가하고 있다. 또한 수요가 늘고 있는 우주·항공용 고내열 및 경량화 요구 부품 적층제조 공정을 확보해 민간에 이전함으로써 대한민국 미래 먹거리 확보에도 기여한다는 계획이다.

한국생산기술연구원 시흥 3D프린팅 제조혁신센터(센터장 손용, 이하 시흥 제조혁신센터)는 산업통상자원부 주관 ‘2020년 산업혁신기반구축사업’ 공모에 선정돼 경기도·시흥시와 함께 오는 2023년까지 ‘3D프린팅 제작 산업용 부품 실증지원 센터’를 구축 중이다.

이 사업은 3D프린팅으로 제작된 부품을 수요산업이 믿고 사용할 수 있도록 실증 평가를 지원하고, 제조 현장에서 활용 및 직접 제조할 수 있는 수준의 품질평가 데이터를 제공함으로써 3D프린팅 제조 부품을 확산시키고 기업의 제조 기술을 혁신하는데 목적이 있다.

시제품 제작용으로 주로 활용돼 온 3D프린팅은 국방 및 우주항공을 시작으로 고부가가치 금속 부품 제작 기술로 활용되고 있다. 그러나 국내에서는 3D프린팅으로 제작된 부품의 품질, 신뢰성 등을 실증적으로 평가할 수 있는 인프라가 부족해 제조업에서 사업화나 현장 적용으로 이어지지 못하고 있다.

이러한 문제를 해결하고자 시흥 제조혁신센터는 국비 80억원, 지방비 27억원, 민자 7억4,000만원 등 총 114억4,000만원의 사업비를 투입해 ‘시편단위-부품단위-현장운영’ 평가 등 각 단계에 필요한 지원체계를 구축하고 있다.

올해까지 3D프린팅 부품 평가를 위한 고온·저온 환경모사 피로시험기, 잔류응력 측정기 등 총 11종의 장비를 확보했다. 내년부터는 3D프린팅 부품 결함 측정 X-ray CT, 3D프린팅 부품 전용 고온·진공 열처리로 등 3종의 장비를 구축할 예정이다. 이들 장비는 기업에게 보다 정확하고 신속한 부품 실증 평가 결과를 전달하기 위해 필수적이다.

이와 함께 시흥 제조혁신센터는 중소·중견기업 시제품 제작 및 실증 지원도 병행하고 있다. 그간 기 구축된 산업용 3D프린터 및 분석 장비를 통해 시제품 제작 43건, 기업지원 상담 69건의 성과를 창출했다.

특히 기업들과 의미 있는 현장 실증 평가 성과도 진행 중인데, 대표적으로 △자동차 브레이크 캘리퍼 부품 △엔진피스톤 주물금형 부품 △우주항공 추력 프레임 및 연료탱크 부품 등이 있다.

나아가 시흥 제조혁신센터는 최근 누리호 발사를 계기로 미래 신산업으로 떠오르고 있는 우주항공산업의 경쟁력 강화와 시장 활성화를 위해 고온을 견딜 수 있는 니켈 합금 및 경량화 요구 부품제작이 가능한 티타늄 합금 등 특수 부품의 적층제조 공정을 개발 할 계획이다.

▲ 생기원 시흥 3D프린팅 제조혁신센터에서 금속 3D프린팅으로 제작한 우주 발사체 부품(左)과 발사체 추진제 탱크

또한 최근 항공우주연구원과 협력을 통해 DED(Directed Energy Deposition, 에너지제어용착) 방식 금속 3D프린팅 기술로 우주 발사체용 추진제 탱크의 시제품 제작에 성공한 경험을 바탕으로 보다 가벼운 타이타늄 소재를 적용해 대형화하는 기술도 확보할 예정이다.

이밖에도 단종 및 노후화된 부품을 적기에 확보하는데 상당한 어려움을 겪고 있는 국방 분야의 애로사항을 해결하고 민간 분야의 3D프린팅 시장 창출로 이어지도록 집중 교육과 국방규격 마련을 지속 추진한다.

센터는 지난해 국내 최초로 발칸포 핵심부품 ‘하우징 조절팬’에 대한 금속 3D프린팅 국방규격을 마련해 민간이 3D프린팅으로 만든 부품을 군에 공급할 수 있도록 기반을 마련한 바 있다. 현재 센터는 국방 분야에서 30종의 3D프린팅 시제품 제작 및 현장 평가를 진행하며 협력을 확대 중이다.

손용 생기원 시흥 3D프린팅 제조혁신센터장은 “3D프린팅 공정 맞춤형 실증 체계가 구축됨에 따라 3D프린팅 기술 도입을 고민하고 있는 중소·중견기업에게 기술지도 및 부품 생산 협력 지원을 보다 강화할 수 있게 될 것”이라며 “센터는 제조 현장에서 요구하는 3D프린팅 상용화 기술을 개발하고 민간에 지속 이전함으로써 제조혁신 생태계를 구축하는 것을 최우선으로 노력하겠다”고 밝혔다.

▲ 한국생산기술연구원 시흥 3D프린팅 제조혁신센터는 경기도내 제조기업들의 공정혁신을 위해 3D프린팅 부품 기술지원 사업을 추진 중이다.