▲ ‘제4회 금속 적층제조산업기술 활용 워크숍’에서 신충식 한화에어로스페이스 수석이 주제발표를 하고 있다.

누리호 발사 성공과 러·우 전쟁에 따른 역대 최대 규모의 방산 수출로 경남지역 주력산업인 우주항공과 방산이 주목받고 있는 가운데, 국내 대기업들이 적층제조(AM, 3D프린팅)를 활용해 어떻게 경쟁력을 강화하고 있는지 동향을 공유하는 자리가 마련됐다.

경상남도가 주최하고 창원대학교 3D 적층제조기술 전문인력 양성 사업단(산학협력단)과 3D프린팅연구조합 주관으로 11월1일 오후 1시부터 창원 컨벤션센터(CECO) 301·302홀에서 ‘제4회 금속 3D프린팅 산업기술 활용 워크숍’이 개최됐다.

이번 행사는 경남지역 제조업 고도화를 위해 맞춤형 적층제조 인재를 양성하고 있는 창원대학교 3D 적층제조기술 전문인력 양성 사업단(단장 이재현 창원대 교수)이 한해 교육을 마무리하면서 국내 최고 전문가들로부터 선진 금속 적층제조기술 발전방향을 공유하고 상호기술교류 및 네트워크를 구축하기 위해 마련됐다.

사업단은 2019년부터 ‘3D프린팅산업 전문인력 양성사업’을 통해 경남도내 구직자 및 재직자, 대학교 재학생 등을 대상으로 전문인력을 육성 중이다. 직무현장에서 필요로 하는 전문인력 양성에 맞춰 3D프린팅 이론부터 설계, 제작, 후처리 실습까지 전과정을 교육하고 있다.

이번 워크숍에서는 △방위사업정책과 국방 기술(이승규 방위사업청 중령) △항공용 가스터빈엔진의 적층제조기술 개발현황과 전망(신충식 한화에어로스페이스 수석) △w-DED 기술을 활용한 대형 적층제조 부품 제조 기술의 활용사례(이희준 현대로템 책임) △항공용 적층제조 소재부품의 인증방안(장영환 한국항공우주 수석) △방산소재부품 및 방산기업 지원사업(허영무 국방기술진흥연구소/방산혁신클러스터 사업단 단장) 등이 발표됐다.

우주항공산업에서 금속 적층제조는 적용 소재 및 부품 크기의 한계, 신회성 확보 미흡 등 기술적 한계에도 불구하고 경량소재 개발, 대형 적층제조장비 개발, 소재 규격 표준화 등을 통해 극복하면서 적용이 확대되고 있다.

항공엔진 OEM들은 DfAM(적층제조특화설계)을 통해 신규 개발엔진에 적층제조 부품 장착에 앞장서고 있다. 금속 적층제조를 선제적으로 도입한 GE는 ATP 엔진 부품에 필요한 연료노즐, 미드 프레임, sump 하우징 등 부품을 적층제조하면서 연료사용을 20% 줄이고 855개의 부품을 12개로 줄였다. 한화에어로스페이스도 2009년부터 금속 적층제조기술 개발에 나섰으며 항공엔진 부품 수리와 양산 부품 개발에 활용 중이다.

JP 모건, 가트너 등 시장조사전문기관 자료에 따르면 글로벌 적층제조시장은 2030년까지 520억달러로 성장하는데 이중 우주항공산업이 전체의 20%를 차지할 것으로 전망되고 있다.

신충식 한화에어로스페이스 수석은 “항공·발전 가스터빈용 적층제조기술을 지속 개발하기 위해 투자가 진행될 예정”이라며 “적층제조는 DfAM, 적층공정(후공정·시험·인증), 적층제조 기술 플랫폼(소재 DB 등)이 핵심기술이기 때문에 수요기업과 산학연의 유기적인 협력 및 개발로 국내 밸류체인을 확보할 필요가 있다”고 밝혔다.

국방 분야에서는 무기와 장비를 30~50년간 사용할 수밖에 없는 경우가 많아 단종 및 노후화된 부품을 적기에 조달하는데 상당한 어려움을 겪고 있다. 특히 단종된 모델에 대한 부품은 구할 수도 없으므로 정비창 현장에서 전문가들이 판금, 기계 가공, 주조 및 용접 등 기술들을 활용해 어렵게 대응하고 있는 것이 현실이다. 이에 군에서는 소량으로 원하는 형상의 부품을 빠르게 제작할 수 있는 3D프린팅을 효율적인 무기 관리 솔루션으로 주목하고 활용도를 높이고 있다.

마모나 손상된 부품의 경우 금속 분말이나 와이어에 열을 가해 녹여 원하는 형태로 붙여서 굳히는 DED(Direct Energy Deposition:직접용착식) 방식 3D프린팅이 널리 활용되고 있다. 이희준 현대로템 책임은 DED 방식 중 하나로 얇은 금속 와이어를 Arc 용접하듯 붙이는 방식으로 부품을 제작하는 아크 적층제조(WAAM, w-DED) 방식으로 K1 전차 포탑 레이스링 구동부 기어, K1 전차 전장품 하우징 체결부 등을 수리한 사례를 소개했다.

w-DED은 정밀도는 떨어지나 DED용 금속분말대비 1/2~1/3에 불과한 값싼 와이어를 쓰고 비싼 레이저가 필요없는 데다 대형 적층을 빠르게 할 수 있다는 장점이 있어 방산에 필요한 대형 구조체를 만드는데 적합하다. 크랙 보수는 물론 DfAM을 적용해 기존대비 경량화된 부품 제작도 가능하다는 장점이 있다. 이희준 책임은 w-DED에 필요한 고기능 알루미늄 소재 개발, 고강도·고연신율 소재 개발 등을 추진하며 금속 적층제조의 국방·방산 분야 적용 확대를 위해 노력하고 있다.

▲ 이재현 단장(앞줄 右 여섯번째)과 최은철 3D프린팅연구조합 이사장(앞줄 右 다섯번째) 등 워크숍 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

이날 이재현 단장은 인사말을 통해 “지역내 주력산업인 항공, 방산, 조선, 발전, 기계 등 제조업 고도화와 고품질 청년일자리 창출에 필요한 적층제조 전문인력 양성에 박차를 가하고 있다”며 “교육을 받은 전문인력들이 현재 실제로 다양한 산업에 적용이 확대되고 있는 적층제조기술 동향을 살피고 자신의 경쟁력을 높이길 기대한다”고 밝혔다.

최은철 3D프린팅연구조합 이사장은 축사를 통해 “코로나 19에도 불구하고 경상남도는 지난 4년간 지속적으로 적층제조인력 양성을 통해 국내 적층제조 관련 핵심기업들이 성장하는데 큰 기여를 해왔다”며 “이번 행사가 국방·방산 분야의 금속 적층제조 산업 활성화 및 기술 발전의 도화선이 되기를 희망한다”고 전했다.

한편 이날 세미나장 밖에는 대건테크, 하비스탕스, 엠쓰리파트너스, 프로토텍, 송암교역, 자이브솔루션즈, 서울항공화물, 퓨전테크놀로지, AM코리아, 엠케이 등 3D프린팅 관련 기업들이 출력물 및 장비를 전시해 참가자들의 3D프린팅에 대한 이해를 도왔다.

▲ 워크숍과 함께 마련된 3D프린팅 기업 소개 부스에서 프로토텍이 자사의 금속 3D프린팅 솔루션을 소개하고 있다.