한-캐나다, 항공기엔진 부품용 소재 및 3D프린팅 공법 공동 연구
항공우주산학융합원 “항공기엔진 부분품 국산화 및 공정 단축”
◆2022년 5월, 금속 3D프린팅에 사용되는 새로운 소재 개발과 성능 검증 및 항공기 엔진 구조물 부품 적용 공동 연구를 위하여 한국측 컨소시엄이 업무협력 양해각서(MOU)를 체결하고 기념촬영을 하고 있는 모습. 사진=항공우주산학융합원 제공
항공우주산학융합원(원장 유창경)은 3D 프린팅을 활용한 항공기 엔진 부품 국제 공동연구개발 사업을 이달부터 본격화 한다고 밝혔다.
이 사업은 과학기술정보통신부에서 시행하는 ‘한-캐나다 협력기반조성사업’의 일환으로 한국과 캐나다 양국의 산·학·연이 참여해 항공기 엔진 부품용 신규 소재 및 3D 프린팅으로 제조하는 공법으로 2년간 공동 연구개발 하기로 한 사업이다. 지난 2022년 10월 선정 이후, 3개월간의 준비 기간을 거쳤다.
한국 측에서는 주관 연구개발기관으로 인하대학교, 공동연구개발기관으로 항공우주산학융합원, 한국항공우주산업(KAI)과 3D 프린팅 전문업체인 ㈜레이어와이즈가 참여하고 있다.
캐나다 측에서는 ÉTS(École de technologie supérieure)대학교와 3D 프린팅 금속 분말 생산 업체인 AP&C(Advanced Powders & Coatings)사가 참여하고 있다.
3D 프린팅 기술은 기존의 제조 공법으로 구현이 불가능한 복잡한 형상 생산이 가능하다는 특징으로 부품의 경량화, 통합화, 형상 최적화 측면에서 큰 이점이 있어 적용 범위가 점차 확대되고 있는데 이번 연구는 3D프린팅의 기술을 이용해 항공기 및 엔진 분야에도 적용 영역을 확대하는 것이다.
이번 양국의 공동 연구는 새롭게 적용하는 입도분포 분말의 3D 프린팅 제조 공정 개발과 이를 활용한 항공기 엔진 부품 제작 적용을 위한 연구로, 분말의 단가를 낮추고 성능을 검증하며 해당 부품을 국산화하는 것이 목표이다.
이 연구가 결실을 보면 항공기 엔진 부품 제작에 3D 프린팅을 적용해 공정 단계를 단축할수 있다.
함께 참여하는 AP&C사에서 플라즈마로 금속 분말을 제조하는 APA(Advanced Plasma Atomization) 공법을 통해 새로운 입도분포 분말을 개발하고 항공우주산학융합원에서 레이저 분말 베드 용융(Laser Powder Bed Fusion)방식을 기반으로 한 소재 공정 개발을 진행하게 된다.
KAI는 기존 입도분포 분말과 새로 개발한 입도분포 분말을 적용해 엔진 부품의 시제품과 시편 제작을 맡게 되고, ㈜레이어와이즈에서 3D 프린팅 제조 특화설계 및 생산 전략 연구를 맡게 된다.
인하대학교는 3D 프린팅으로 제작한 시편 및 엔진 부품을 분석해 관련 데이터를 축적하고, 캐나다 ÉTS 대학교에서 입도분포에 따른 물성 분석과 적층 위험 예측 모델을 개발하게 된다.
3D 프린팅 산업은 4차 산업혁명의 핵심기술로 디지털 디자인 데이터를 이용, 소재를 적층(積層)하여 3차원 물체를 제조하는 프로세스다. 공식용어로는 적층제조(AM; Additive Manufacturing), 쾌속조형(RP; Rapid Prototyping)라고 하며 유래로 보면 1981년 나고야시립연구소의 히데오 코다마가 최초로 개발했으나 1988년 미국의 3DSystems社가 최초 상용화했다.
우리나라는 산업통상자원부와 미래창조과학부(현 과학기술정보통신부)가 3D프린팅 산업을 종합적으로 발전시키기 위한 ‘3D프린팅 산업 발전전략’을 수립하여 제5회 국가과학기술심의회(14.4.23)에서 확정됐다. 당시 비전으로 ‘2020 3D프린팅 글로벌 선도국가 도약’을 내놨다.
유창경 항공우주산학융합원장은 “이번 연구를 통해 소재 개발 및 항공우주산업 분야의 3D 프린팅 기술력 향상이 기대되고 3D 프린팅을 활용한 국내 소재·부품 기술력이 크게 향상될 것”이라며 “글로벌 항공우주산업 분야에서 국가 경쟁력을 향상시킬 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.
