니켈·알루미늄·구리 등 활용 적층 제조 기술 연구 활발

4차 산업 혁명속 신재생 에너지 산업에서 상용화 연구

독일 지멘스·미국 GE·일본 미쓰비시 '빅3'

3D프린팅연구조합, 정보통신산업진흥원과 3D 적층제조(AM) 솔루션사 자이브솔루션즈가 10월12일 2022 글로벌 적층제조 심화기술 컨퍼런스를 개최했다. 해당 컨퍼런스에는 현대자동차, 한화솔루션, LIG넥스원, 한국항공우주연구원(항우연), 서울대학교, 한국기계연구원, 한국재료연구원 등 국내 적층제조 관련 산·학·연 관계자 100여 명이 모여 최신 적층제조 기술 동향 및 정보 교류의 장이 마련됐다.

개회 축사에 나선 김태열 정보통신산업진흥원 정보통신산업본부 본부장은 코로나19 대확산의 위기를 발판삼아 앞으로 국내 적층 제조 기술이 한층 더 발전될 수 있기를 당부했다. 김 본부장은 "코로나19 이후 적층 제조 기술이 양산 가능한 수준으로 발전하며 글로벌 주요 기업들의 핵심 공정으로 자리 잡아가고 있다"라며 "국내 적층 제조 기술 역시 발전된 기술을 통해 시제품 제작을 넘어서 새로운 비즈니스 모델을 발굴해 기업 성장을 위한 발판으로 나아갈 것"이라 말했다. 

축사를 마무리하며 김 본부장은 "내년은 흑묘(黑卯)의 해"라며 "토끼는 자신의 행보를 미리 예측·진단하는 미래 지향적인 선견지명의 동물이다. 3D프린팅 기술이 나왔지만 아직 산업 현장에서 적용은 아직 미흡하다. 내년 흑묘해를 맞아 3D프린팅 기술이 미래를 진단하고 예측하는 시장을 선도하는 모멘텀을 마련하기를 기대한다"라고 밝혔다.

해당 컨퍼런스에서는 ▲금속 적층 제조 기술의 현황 및 국내 기술 진척 상황, ▲구리·알루미늄 등 다양한 비철금속 소재를 활용한 독일의 적층 기술 동향, ▲방위 산업 분야에서의 적층 제조 기술의 가능성, ▲현대자동차의 3D프린팅 재료 및 기술 개발 현황 및 자동차·항공·로보틱스 등 전략산업에 대응하기 위한 앞으로의 연구 계획 소개 등 분야를 망라한 다양한 프로그램이 준비됐다.

적층 제조 기술을 활용한 액체로켓엔진용 밸브 하우징 개발이란 주제로 발표에 나선 항우연의 홍문근 책임은 액체 연료를 이용한 로켓 엔진 부품을 적층 방식으로 제조하면서 앞으로 적층 제조 부품으로 부품 동향이 변화할 것이라 전망했다. 아울러 극한의 상황에서도 견딜 수 있는 적층 제조 부품을 만들기 위해 경량화와 강도를 높이는 부품 디자인 및 재질 시험 등이 이뤄지고 있다고 소개했다. 아울러 알루미늄·실리콘·마그네슘 합금 등 다양한 소재를 활용한 부품 제작도 시험하고 있다.

이어 한전KPS의 장용훈 선임연구원은 가스터빈 발전 분야 적층제조 사례 및 신뢰성 평가 방안을 주제로 발표에 나섰다. 에너지 산업에서의 적층 제조는 안정된 부품 공급 경로를 마련할 수 있다는 장점과 구조가 복잡한 부품도 자유롭게 제조할 수 있다는 장점이 있으며, 앞으로 적층 제조가 더 보급될 경우 공정 단순화로 제조 원가를 최소화할 수 있다는 점에서 앞으로 필요성이 증대될 것으로 보인다.

따라서 우리나라를 포함한 독일, 미국, 일본, 중국 등 주요 경제 대국들이 적층 제조 기술을 통해 4차 산업혁명의 제조 혁신을 도모하고 있다. 4차 산업 제조업 수단으로 적층 제조 기술이 선택되면서 신산업의 총아로 꼽히는 신재생 에너지 산업에서 적층 제조 기술이 확산될 것으로 기대된다. 

두산에너빌리티는 적층 제조 기술을 이용해 KF-21 전투기에 부품을 공급할 예정이며, 국내 최초로 국내 자체의 발전용 가스 터빈을 개발하는데 성공해 실증 단계를 앞두고 있다. 아울러 한화에어로스페이스 역시 정부 과제 수주를 통해 적층 제조 기술을 적극 확보하기 위한 행보를 벌이고 있다. 

한편, 해외에서는 에너지 산업 분야에서의 적층 제조 기술이 보다 활성화되고 있다. 세계 에너지 산업 적층 제조 기술의 빅3로 불리는 독일의 지멘스 에너지와 미국의 GE, 일본의 미쓰비시 파워는 적층 제조 기술 주도권을 잡기 위한 노력을 지속하고 있다. 해당 분야에서 선두주자로 평가되는 독일의 지멘스 에너지는 지난 2017년 세계 최초로 가스 터빈 블레이드 실증을 완료했으며, 독일의 EOS사는 최초로 구리를 활용한 적층 제조 기술을 발전시키고 있다.

미국 GE사는 적층 제조 기술을 보유한 기업을 인수 후 공격적으로 에너지 산업에 진출하고 있다. 다만, GE사는 지멘스의 적층 제조 가스 터빈 개발 발표 이후 자체 적층 제조 기술을 통한 가스 터빈 개발을 발표했으나 아직까지 실증 데이터는 공개되지 않은 상태다.

미쓰비시 파워는 자사가 기존에 보유한 기술과 장비를 활용한 새로운 적층 제조 기술 장비를 개발함과 동시에 제조 원료인 금속 분말도 직접 생산하면서 원료 조달과 제조까지 자체적으로 소화할 수 있는 체계를 구축 중인 것으로 알려졌다.