- 원자력연, 한국타이어와 함께 ‘산업용 부품 복원용 3D 프린팅 기술’ 개발 -

- 원자력 기술을 비 원자력 산업에 적용하는 스핀오프(Spin-off) 성공 -

□ 2013년 미국 오바마 대통령은 제조 혁신을 가져올 수 있는 신기술로 3D 프린팅을 소개했다. 이에 대한 전 세계적인 도전이 시작됐고, 최근 국내 연구진은 산업체에서 사용하는 ‘티타늄 합금 블레이드’(이하 블레이드)의 원가를 획기적으로 낮출 수 있는 3D 프린팅 기술 개발에 성공했다.

<사진1. 한국원자력연구원이 자체 개발한 금속 3D 프린터가 티타늄 합금 블레이드의 손상부를 복원하고 있다.>

□ 한국원자력연구원(원장 주한규)은 원자력용 소재 부품 제조 3D 프린팅 기술을 ‘산업용 금속 소재 부품 적층 복원용 3D 프린팅 기술’로 스핀오프(Spin-off)*하는 데 성공했다고 19일 밝혔다.

    * 스핀오프(Spin-off) : 특정 분야에서 개발한 기술을 다른 분야에 적용하는 것

ㅇ 연구원은 한국타이어앤테크놀로지㈜(대표이사 이수일, 이하 한국타이어), 3D프린팅 스타트업인 HM3DP(대표이사 김동석)와 함께 연구원에서 개발한 3D 프린팅 장비 및 공정 기술을 활용해 한국타이어에서 사용하는 타이어 소재 절단용 블레이드의 손상부를 복원하는 기술을 개발했다.

□ 타이어 소재 절단용 블레이드는 경화 소재가 첨가된 타이어 소재를 반복적으로 절단하므로 내마모성이 좋고, 첨가물에 의한 부식에 강해야 한다.

ㅇ 티타늄 합금은 강도가 우수하고 화학적으로 다른 물질과의 반응이 거의 일어나지 않아 타이어 소재 절단용 블레이드로 사용되지만, 제조 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

□ 연구원 김현길 박사 연구팀은 마모손상된 블레이드의 손상부를 고출력 레이저를 이용해 금속 재료를 겹겹이 쌓아 올리는 분말 적층 방식(DED, Directed Energy Deposition)으로 복원하는 데 성공했다. 이 기술로 적층 복원된 블레이드는 현재 한국타이어 대전공장 내 생산설비에 설치되어 현장에서 사용 중이다.

<사진2. (왼쪽부터) 마모 손상된 블레이드 (가운데) 3D 프린팅 기술로 복원된 블레이드 (오른쪽) 후가공을 통해 복원된 블레이드>

□ 한국타이어는 그동안 블레이드를 완제품으로 공급받아 사용해 왔고, 마모 및 손상으로 교체가 필요한 블레이드는 전량 폐기했다. 이번에 개발한 ‘산업용 금속 소재 부품 적층 복원용 3D 프린팅 기술’을 이용하면 손상된 부분을 복원해 재사용할 수 있어 블레이드 구매비용의 50%를 절감할 수 있다. 또한, 부품 제조 시 발생하는 이산화탄소(CO2)도 60% 이상 줄일 수 있어 탄소저감에 기여하는 친환경적 제조 산업 생태계 조성을 기대할 수 있다.

ㅇ 한국타이어는 2015년부터 산업용 금속 3D프린터를 선제적으로 도입하고, 3D 프린팅 기술의 혁신성과 가능성에 지속적으로 투자해왔다. 또한 탄소발생량을 줄여 기업의 사회적 책임을 다하기 위한 노력에도 힘쓰고 있다.

□ 연구를 주도한 한국원자력연구원 김현길 핵연료안전연구부장은 “이번 성과는 원자력연구원이 보유한 3D 프린팅 기술을 비(非)원자력 산업에 적용하는 스핀오프(spin-off)에 성공한 사례”라고 말하며, “원자력 기술이 다양한 분야에서 활용될 수 있음을 보여준다.”고 밝혔다.

ㅇ 한국테크노돔의 조재영 박사는 “이번 성과는 한국타이어의 기술 혁신이 현실화 된 좋은 사례”라며 “3D 프린팅 기술이 또 다른 혁신으로 이어질 수 있도록 다양한 분야의 전문가와 협업하겠다.”고 밝혔다.