우주항공·국방분야 중심으로 적층제조 사례 소개
백소령 본부장 “스마트 적층제조 팩토리 활성화에 기여할 것”

글로벌 3D프린팅 시장을 선도하는 3D시스템즈가 재료연구소, 씨이피테크(CEP TECH)와 공동 주관으로 28일 오후 1시부터 경남 창원 재료연구소 국제회의실에서 ‘제1회 3D시스템즈 AM 콘서트’를 개최했다.

적층제조 산·학·연 관계자 100여명이 참석한 이날 행사에서는 항공우주, 국방 등 제조업의 중심지인 경남 창원에서 지역특화산업에 맞는 적층제조 최신 기술과 솔루션을 제시하고 활성화를 논의하는 자리를 마련했다.

3D시스템즈 백소령 본부장의 환영사로 시작된 행사에서는 한국대리점인 씨이피테크와 함께 항공우주, 국방 등을 중심으로 3D프린팅 기술의 트렌드와 산업 활용사례를 중점적으로 소개했다.

이날 행사에서는 권용남 재료연구소 항공우주재료연구센터장이 ‘항공우주분야 3D 프린팅 기술 적용사례와 과제’, 이낙규 한국생산기술연구원 융합제조기술 연구소 센터장이 ‘3D프린팅 기술의 산업 분야 적용 사례’, 장진수 육군 정비창 주무관이 ‘국방 기술 분야 3D프린팅 기술 적용 사례 및 확대 방안’, 최한신 한국생산기술연구원 뿌리산업기술 연구소 박사가 ‘3D프린팅 기술의 적용 사례’, 맹덕영 3D시스템즈 차장이 ‘3D 적층제조 기술을 활용한 시제품 제작 및 소량 생산 솔루션’, 백소령 3D시스템즈 본부장이 ‘3D 적층제조 기술을 활용한 디지털 팩토리 솔루션’을 주제로 각각 발표를 실시했다.

이날 발표자들은 특히 제조혁신에 적층제조가 가장 성공적으로 적용되고 있는 사례인 우주항공과 국방산업 분야에 대해 중점 소개했다.

우주항공 분야는 크게 우주항공, 국방 항공, 민항 항공기 분야로 구분되는데 우주분야에서 선진기술에 대한 연구를, 국방항공분야에서 우주 선진기술을 활용한 항공무기체계의 안전 및 품질에 대한 기술과 규격을 리딩하고, 민항기 분야는 우주항공기술 선진기술과 국방의 엄격한 품질기준 기술을 체계화 및 상용화하는 방안으로 발전하고 있다.

이날 3D시스템즈 AM 콘서트에서는 우주, 국방, 민항 항공 분야의 적층제조에 대한 소재 연구, 설계 연구, 품질 및 인증체계 구축에 대한 전반적인 주제가 폭넓게 다뤄졌다.

권용남 항공연구센터장의 발표에 따르면 항공 부품의 개발 및 생산 과정에서 타이타늄 및 인코넬 등의 특수 합금을 사용하는데 소재 비용이 비싼데다가, 'BUY TO FLY' 비율 즉, 구매 소재 중 실제 부품이 되어 운항되는 소재 비중이 10%에 불과하여, 버려지는 소재가 90%에 달하는 반면 적층제조는 실제 부품 기준에 가까운 최적의 소재만을 구매사용하기 때문에 생산비용 절감효과 측면에서 항공 생산 기술로서 가치가 있다고 소개했다. 또한, 금속프린터의 경우 파우더 컴파운딩을 통한 다양한 기능성 합금 소재 연구의 가능성이 높아 항공 분야 신소재 개발 측면에서도 연구의 기회가 많다고 소개했다.

뿌리산업기술 연구소 최한신 박사는 항공분야의 경우 신소재가 개발이 되면 어떤 공정을 사용하더라도 기존 인증이 무의미해지며 신규 인증을 획득해야한다는 점을 확인했다. 최 박사는 안전을 우선시하는 항공 감항 인증 체계에 따라, 소재 및 물성 검증을 위해 5000여 개 이상의 쿠폰 제작 검증 작업을 통한 DB 구축을 비롯해서 디자인, 제조공정 및 제조현장에 대한 개별 항목을 포함한 전반적인 엄격한 인증 체계를 승인 받아야 한다는 점을 강조했다. 그리고 가상의 우주항공 산업 스타트업 기업의 입장에서 사업화 체계구축 시나리오를 기반으로 인증체계의 규격과 과정을 소개했다.

육군 정비창의 장진수 주무관은 ‘창조국방’ 과제의 일환으로 추진한 3D프린팅 양산 부품 발굴 및 제작 사례를 발표했다.

장 주무관은 야전 단종 및 조달애로부품을 우선 선정하여 3D 프린터를 이용하여 75개 품목 시제품제작을 수행하고, 47개 품목을 군사용 적합 판정을 진행하였다고 소개했다.

이중 훈련용 영상감지기, 레버 및 야간 표적지시등의 양산적용사례를 통해 국방비 절감효과, 조종사의 심리적 안정을 통한 훈련 효과 및 정비창 내부의 부품 제작 기술역량 강화의 효과가 있었다고 확인했다.

장 주무관은 본 창조국방 과제를 통해 3D프린터 부품 제작에 필요한 인증 문제로 인해 정부차원의 3D프린팅 국방 분야 확산 추진을 위해서는 법령 제정이 필요하다고 지적했다. 또한, 현재 부품들이 비기능성부품에 한해 사령부 차체 심의 후 사용하는 점, 적층제조 소재의 화학적조성이 현재 KS 규격과 불일치하는 점에서 3D프린팅 기술 적용을 위한 민·관·군 전략적 협력의 필요성을 강조했다.

루프트한자의 브래킷, 우주항공 분야의 로켓 엔진 인젝터, 에어버스의 국방분야, 탈레스의 위성안테나 브래킷, esa의 연소기 및 엔진 연료 인젝터 등의 제조사례를 소개한 백소령 3D시스템즈 본부장은 적층제조를 고민하는 업체들의 고충 사항에 대한 리뷰를 통해 디지털 팩토리를 고민하는 고객들의 고충사항 설계 검토, 품질 관리, 생산성 검증 차원에서 리뷰를 실시하고, 대응책을 발표했다.

백 본부장에 따르면 우선 고객사의 설계를 검토하고, 적층가공을 위한 최적화 설계를 위해 3D시스템즈 고객혁신센터와 3D시스템즈코리아는 고객사의 엔지니어링 부서와 협업 커뮤니케이션을 실시하고, 컨설팅을 지원한다.

그리고 적층제조 제품의 품질 관리를 위해 사전 제작, 실시간 제조과정, 생산품에 대한 품질 검수 방법과 솔루션을 소개했다. 3D시스템즈는 열분석을 통한 성형 검수 모듈과 DMP 모니터링을 이용한 실시간 품질 검수 관리 프로그램을 제공하고, DMP 인스펙션을 이용한 실시간 및 완성품 품질 검수 관리를 제공한다.

또한 설비 운영 및 관리, 양산을 위한 공정 자동화 수위, 생산 비용 분석 등 생산성 검증을 위해 3D 커넥트 매니저(Connect Manager) 모듈을 이용한 실시간 설비 진단, 사전 메인테넌스 진단 등 3D 커넥트(Conncet) 서비스 모듈을 이용한 실시간 기술 지원 서비스도 지원한다.

이날 공개한 ‘DMP 인스펙션(Inspection)’은 금속 3D프린팅 부품제작 시 X레이로 실시간으로 공정을 모니터링할 수 있는 장비이며, 3D시스템즈는 독일에서 열리는 적층제조 분야 전시회 ‘폼넥스트 2019’에서 제품을 론칭할 계획이다. 이날 행사에서는 프리뷰차원에서 소개한 것이며, 현재 프랑스의 방위산업체인 탈레스(Thales)를 비롯한 파이럿 고객사들이 해당 제품을 사용하고 있다.

백소령 본부장은 “3D시스템즈는 글로벌 CIC(Customer Innovation Center)를 통해 다양한 제조기업과 적층가공 최적화 설계 및 적층제조 공정 개발 및 연구 프로젝트를 진행하고 있으며 특히 스마트 팩토리에 적용을 확대하기 위한 기술개발에 집중하고 제품을 출시하고 있다. AM 콘서트를 통해 전국 각 지역의 유저들과 함께 기술애로와 수요를 파악하고 협력을 확대하면서 스마트 적층제조 팩토리 활성화에 기여하겠다”고 밝혔다.