▲ 인하대 디지털뿌리명장교육센터가 개최한 세미나에서 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

인천을 중심으로 국내 뿌리산업의 제조경쟁력 확보를 위해 용접, 적층제조 등 디지털화를 통한 최신 기술 동향을 살펴보고 사업화 촉진을 논의하는 자리가 마련됐다.

인하대학교 디지털뿌리명장교육센터(센터장 장병록 인하대 교수)는 지난 28일 송도센트럴파크호텔에서 ‘2023 인하대학교 디지털뿌리명장교육’을 개최했다. 이날 행사에는 장병록 인하대 교수, 주승환 인하대 교수 등을 비롯해 산학연 관계자 50여명이 참석했다.

금속 소재 중심 뿌리산업 중 용접, 주조, 표면처리 분야는 기능인력의 고령화 및 잦은 이직으로 인력 부족 현상이 날로 심각해지고 있다. 이에 산업통상자원부에서는 뿌리산업 고숙련·고급 기술인력 양성 지원을 위해 ‘디지털 뿌리명장 교육센터’ 사업을 지원하고 있다.

국내 뿌리기업의 11%가 위치한 인천 지역은 숙련도 저하로 인해 재직자 직무교육 도입이 시급한 상황이다. 이에 인하대는 산업부와 인천시의 지원을 받아 디지털 뿌리명장 교육센터를 운영하면서 △주조·용접·표면처리 분야 고경력·고숙련 뿌리명장 보유기술 디지털 교육콘텐츠(VR·AR, 영상) 개발 △뿌리기업 현장인력의 숙련도를 체계적으로 향상시킬 수 있도록 NCS(국가직무능력표준)에 기반한 공정별·수준별 디지털 교육체계 구축 등을 추진 중이다.

이러한 사업의 일환으로 개최되고 있는 디지털뿌리명장교육은 뿌리산업 및 디지털화 등 관련세미나 및 토론회를 통해 산학연 관계자들의 네트워크를 위한 가교 역할을 수행하고, 디지털 기술 기반의 전통제조업의 제조경쟁력 행상과 사업화 촉진에 기여하고자 마련된 자리다.

이날 행사는 ‘디지털뿌리명장 접합 및 적층제조(3D프린팅) 세미나’를 주제로 열렸다. 김진천 울산대 교수는 ‘탄소제로와 3D프린팅 기술 동향’을 주제로 전체 산업에서 가장 많은 이산화탄소(CO2)를 배출하는 1차금속의 지속 가능한 발전을 위해서는 탄소세 등을 통한 세계적인 탄소규제에 적극 대응해야 한다고 강조했다. 철강, 구리, 알루미늄 관련 기업들은 CO2를 감축하기 위해 수소환원제철 등 신공법 도입, 재활용 확대, ESG 인증시스템 도입 등을 적극 추진 중이다.

김진천 교수는 재료 사용을 최소화하고 디지털화로 운송 과정을 생략할 수 있는 3D프린팅으로 집을 지으면 산업폐기물 감축 등으로 기존대비 2톤의 CO2 감축 효과가 있고 로켓 추진체를 3D프린팅으로 제작해 재사용하고 있는 사례를 소개하면서 “3D프린팅은 CO2 감축에 효과적인 솔루션이기 때문에 향후 제조업계에서 적극 적용할 것”이라고 전망했다.

소비자들의 소비 욕구가 날로 빠르게 변화함에 따라 제조업의 새로운 패러다임으로 매스커스터마이제이션(Mass Customization:대량맞춤생산)이 부상하면서 디지털 제조로의 전환과 자동화가 필수가 되고 있다. 3D프린팅은 이러한 다품종 소량 생산에 유연하게 대처할 수 있으며 자동화에 필요한 협동로봇의 생산툴을 제작하는데도 효과적으로 대응할 수 있다.

세계 최초로 연속 탄소섬유를 이용한 CFRP(탄소섬유강화플라스틱) 3D프린팅 기술을 상용화한 마크포지드는 디지털 제조와 자동화에 필요한 △산업용 CFRP/복합소재 3D프린터, 바인더젯(BJ) 3D프린터 △산업등급 연속 섬유 소재, 기능성 복합재료, 특수강재료 △3D프린터 장비·소재·SW(EIGER, 아이거) 통합 인공지능 플랫폼 ‘디지털 포징(Digital Forge)’ 등 토털 솔루션을 갖췄다.  

백소령 마크포지드 지사장은 ‘디지털 뿌리산업과 공장자동화’라는 주제발표를 통해 “마크포지드는 제조업계의 생산 효율화와 자동화에 필요한 시제품 제작, 제품개발, 배치생산 및 양산에 이르는 솔루션을 모두 제공할 수 있는 것이 가장 큰 장점”이라며 “또한 3D프린팅 공정에서 발생하는 분진 및 액상 소재를 최소화하고 후처리 작업도 줄일 수 있어 작업자의 안전과 사용 편이성을 극대화했다”고 강조했다.

하성용 테라웍스 대표는 한국타이어와 한국프리시전웍스와 함께 타이어 몰드 및 초박형 3D 커프(Kerf, 또는 사이프)를 3D프린팅으로 제작해 제조공정 혁신에 성공한 사례를 소개했다. 타이어의 지면과의 접지력 향상과 눈길에서의 주행성능을 확보하기 위해 패턴기술이 필요하다. 특히 전기차 시장 확대로 보다 무겁고 정숙한 주행이 가능한 전기차 전용 타이어 수요가 높아지면서 트레드 블록 내부에서 변형을 제어해 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록 3차원 커프 기술이 적용 중이다.

이를 위해선 고강도·초박형 커프가 필요하며 현재 생산할 수 있는 방법은 금속 3D프린팅 기술이 유일하다. 2021년 한국정보통신산업진흥원의 ‘3D프린팅 제조 혁신 실증 지원사업’에 한국앤컴퍼니그룹과 계열사인 한국프리시전웍스와 ㈜테라웍스 등이 공동으로 참여하면서 본격적으로 초박형 3D커프 개발이 시작됐고 그결과 두께 0.2㎜/0.4㎜ 복합형 커프 개발과 3D프린팅 공정을 확보하는데 성공했다.

나아가 한국프리시전웍스와 테라웍스는 지난 9월 대전시 유성구에 위치한 한국엔지니어링랩에 ‘3D프린팅 융합기술센터’를 개소하고 3D프린팅을 통한 커프 기술고도화 및 몰드 제작에 박차를 가하고 있다. 하성용 테라웍스 대표는 “타이어 외에도 초정밀 금형, 항공우주 등 신시장 진출과 소재별 적층기술 확보를 통해 2030년 매출 400억 달성을 목표로 하고 있다”고 밝혔다.

이날 장병록 인하대 디지털뿌리명장교육센터장은 “뿌리산업의 혁신성장을 위해선 소재 다원화, 3D프린팅과 같은 플랫폼 기술과의 융합과 함께 디지털화가 시급하다”며 “센터가 미래 뿌리명장 양성 플랫폼이 될 수 있도록 산학연과 최신 정보 및 적용 사례를 공유하고 협력을 강화하겠다”고 밝혔다.

주승환 인하대 교수는 “최근 반도체 패키징 기술이 진화를 거듭하면서 공정에 필요한 3D프린팅 요소기술이 주목받고 있다”며 “갈수록 반도체 등 산업의 변화속도가 빨라지고 있는 가운데 뿌리산업계가 흐름을 읽고 사업기회를 모색할 수 있도록 협력 기회를 마련하겠다”고 밝혔다.