▲ 기계연 이한민 실장(중) 연구팀이 회전익기 동력전달장치 부품을 살펴보고 있다.

한국기계연구원(원장 류석현)이 헬리콥터와 같이 회전하는 날개를 이용한 항공기인 ‘회전익기’의 성능 및 내구성을 좌우하는 동력전달장치 핵심부품의 설계·해석 원천기술과 3D프린팅 공정 기술을 확보하며 항공 핵심기술의 해외 의존 구조를 대체할 기술 자립 기반을 마련했다.

한국기계연구원은 가상공학플랫폼연구본부 산업기계DX연구실 이한민 실장 연구진이 회전익기 성능과 내구성을 좌우하는 동력전달장치 4대 핵심부품(클러치·기어·하우징·베어링)에 대한 설계 및 해석 원천기술을 국내 최초로 개발했다고 19일 밝혔다.

동력전달장치는 회전익기 엔진의 동력을 로터로 전달하는 핵심 시스템으로, 고속화와 경량화 등 높은 기술 난도가 요구되는 영역이다. 연구진은 각 부품별 독자 설계·해석 기술을 기반으로 시제품 제작과 시험평가까지 완료하며 기술 검증을 마쳤다.

클러치 분야에서는 건식·습식 마찰재의 내열성 및 저마모 성능 향상 기술과 시스템 설계·해석 기술을 확보했으며, 정적 및 내구시험을 통해 성능과 신뢰성을 입증했다. 기어 분야에서는 고속·경량화를 위한 형상 설계 및 하이브리드 다이나믹 해석 기술을 적용해 해외 선진 수준에 준하는 경량 기어를 구현하고 준정적시험을 통해 검증을 완료했다.

하우징 분야는 위상최적화 및 통합해석 기술과 3D프린팅 기반 공정 최적화 기술을 적용했으며, TPMS 구조를 활용한 경량 설계를 통해 강성시험에서 기술 유효성을 확인했다. 베어링 분야는 강화학습 기반 최적설계와 CFD 기반 동력손실 해석 기술을 통해 효율성과 수명을 개선하고 시험평가를 통해 성능을 검증했다.

이번 성과는 기존 해외 의존도가 높았던 항공용 핵심부품 설계·해석 영역에서 국내 독자 기술 기반을 확보했다는 점에서 의미가 크다. 연구진은 국내 제작업체 및 대학과 협력해 설계 요구조건과 해석 기술 수준을 고도화했으며, 향후 실용화 단계 적용 가능성도 확보했다.

기존에는 항공용 핵심부품을 국내에서 독자적으로 설계·해석할 수 있는 원천기술이 부족해 회전익기 동력전달장치 핵심부품 대부분을 해외에 의존해 왔다. 이에 기계연 연구진은 국내 제작업체와 협력해 항공용 수준의 경량화와 정밀도 구현을 위한 기술 요구조건을 도출했다.

또한 서울대학교, 경희대학교 등과의 공동 연구를 통해 CFD 기반 동력손실 해석 기술과 하이브리드 다이나믹 해석 기술을 확보하며 세계적 기업 SKF, SAFRAN 수준의 핵심 해석 역량을 구축했다.

이로써 설계·해석·최적화로 이어지는 독자적 개발 프로세스를 완성하고 4대 핵심부품에 대한 자체 설계 역량을 확보했다. 아울러 시제품 제작과 함께 정적·내구·수명·효율시험 등 단계별 검증을 수행해 기술 유효성을 입증했으며, 향후 핵심부품의 국내 개발에 즉시 활용 가능한 설계·해석 프로세스와 실증 데이터를 확보했다.

기계연 산업기계DX연구실 이한민 실장은 “해외 의존도가 높던 항공 동력전달장치 분야에서 독자 기술 기반을 확보한 것은 국방 기술 안보 측면에서도 중요한 성과”라며 “후속 연구와 산학연 협력을 통해 실용화 단계까지 기술 완성도를 높이겠다”고 전했다.

한편, 이번 연구는 방위사업청 및 국방기술진흥연구소 지원으로 수행됐으며, 국내 기업 및 대학과의 협력체계를 기반으로 추진됐다.