- DfAM 부품 일체화 소형 위성 발사체 무게↓, 韓 발사체 개발 적용

- 車 부품 양산 확대, 전문조직·소재 국산화 및 다양화·생산성 향상 기술 必

금속 3D프린팅이 국내 우주항공·자동차 산업에 필요한 핵심 부품의 효율화·경량화 솔루션으로 적용이 확대되고 있다.

정보통신산업진흥원이 주최하고 3D프린팅연구조합과 3D융합산업협회 주관으로 ‘3D프린팅 기술응용 세미나·네트워킹 데이’가 13일 양재 엘타워에서 개최됐다.

이번 행사는 3D프린팅 기술 최신동향 및 산업별 응용사례에 대한 전문연사를 초청해 최신 정보를 공유하고 3D프린팅연구조합과 3D융합산업협회가 추진 중인 3D프린팅 전문인력 양성교육사업 참여인원에 대한 심화교육을 제공하기 위해 마련됐다.

이에 2023 트렌드 코리아(이준영 상명대학교 소장), 경제 전망과 3D프린팅 동향(김광석 한국경제산업연구원 실장) 등 초청강연을 시작으로, △항공우주 분야에서의 3D프린팅 기술활용(노용오 ㈜비츠로넥스텍 차장) △자동차부문 금속 3D프린팅 개발 및 활용사례(김육진 현대자동차 책임) △3D프린팅 기술을 활용한 문화유산 복원 및 복제 사례(조영훈 공주대 교수) △금속적층제조 원천기술 및 응용사례(김건희 한국생산기술연구원 수석) △3D프린팅을 활용한 핵연료부품 개발 사례(천주홍 한전원자력연료 선임) 등이 발표된다.

과거 중대형 위성 발사는 국가가 주도했지만 저궤도 위성을 활용해 전 지구에서 인터넷과 통신이 가능한 위성 인터넷 등 신사업 등장으로 민간이 주도하는 소형 위성 시장이 급격히 성장하고 있다. 2040년 위성 산업 시장은 약 5천억 달러로 성장할 것으로 전망되는 가운데 선도기업 스페이스 X는 소형 발사체 ‘팰컨9’을 50회 발사에 성공하면서 2,494기의 인공위성을 우주 궤도에 올렸다.

소형 위성을 우주로 올리는 우주 발사체는 무게가 비용에 직접적인 영향을 미치기 때문에 경량화가 필수다. 일례로 민간 우주기업 스페이스 X의 소형 발사체 1kg 탑재물 이송 비용은 약 3,600달러이며 최근 우리나라가 발사에 성공한 한국형발사체 누리호도 4천만원대로 알려져 있다.

이에 용접, 주조 등 기존 제작방식으로 발사체 엔진을 경량화하는데는 한계가 있기 때문에 우주항공업계에서는 DfAM(적층제조특화설계)을 통해 부품 일체화 설계, 3차원 냉각채널 설계, 열효율 향상 설계 등으로 금속 3D프린팅으로 부품을 제작, 경량화는 물론 내구성을 확보하고 있다.

이에 해외 기업에서는 저비용 고효율 발사체를 빠르게 개발할 수 있는 금속 3D프린팅 기술을 적극 활용하고 있다. 스페이스 X는 DRACO 엔진(연소기), 터보펌프 부품 등을 금속 3D프린팅으로 제작했으며 ROCKETLAB도 부품이 아닌 연소기를 일체형으로 금속 3D프린팅으로 제작한 바 있다.

액체로켓엔진 제작기술을 국내 최초로 개발한 바 있는 비츠로넥스텍은 항우연으로부터 제작의뢰를 받아 1톤급 메탄 엔진 연소기를 부품 일체화 설계하고 인코넬 718 소재로 3D프린팅해 납품한 바 있다. 3D프린팅으로만 제작된 이 연소기는 2020년에 실제 연소 시험됐다.

이러한 경험을 바탕으로 회사는 3톤급 메탄 엔진 연소기를 3D프린팅으로 제작했으며 항우연에서 연소 시험을 했다. 노용오 차장은 “엔진을 3D프린팅으로 제작한 결과 기존 절삭가공 및 브레이징 방식대비 제작 기간은 50% 이상 단축시키고 비용은 60% 이상 절감할 수 있음을 확인했다”고 밝혔다.

비츠로넥스텍은 특수 전용소재 개발, 소재 특성분석, 시스템설계, 3D프린팅·전자빔용점 등 제작, 강도·기밀 시험 등 토털 솔루션을 갖추고 한국형 발사체 개발을 앞당기는데 필요한 다양한 기술검증 시제품을 공급하고 있다.

자동차 산업에서는 시제품 개발 및 제작에 있어 3D프린팅을 선제 도입했으며 해외 기업에서는 적기 생산, 경량화, 재고관리 등이 용이한 3D프린팅으로 부품을 양산하는 수준에 이르렀다.

3D프린팅을 가장 활발하게 사용하고 있는 BMW는 플라스틱 및 금속 3D프린터 60대를 80명의 전문인력이 운영하면서 지난 2018년 자동차 업계 최초로 루프 브라켓을 금속 3D프린팅으로 양산해 적용했으며 2019년엔 약 30만개의 부품을 생산한 바 있다.

현대차 전동화시작개발팀에서는 PBF, DED, 바인더 제트 등 3D프린팅 방식으로 EGR 쿨러, 터미널(BUS BAR), 터빈 하우징을 개발했다.

EGR 쿨러는 자동차 엔진에서 배출된 고온의 연소 배기가스의 일부를 저온의 냉각수와 열교환을 통해 냉각시켜 다시 엔진으로 재공급하는 부품이다. 이를 통해 연소실 온도가 낮아지고 이 과정에서 질소산화물(NOx) 배출도 줄어든다.

현대차는 EGR 쿨러의 모듈화, 고성능화, 경량화를 위해 DfAM을 통해 TPMS(삼중주기적 최소곡면) 구조로 재설계하고 금속 3D프린팅으로 제작했다. 그 결과 부품 축소, 브레이징 공정 생략, 열교환면적 증대, 중량 감소 등의 효과를 거뒀다.

또한 터보차저 부품 중 개발기간이 가장 긴 터빈하우징의 제작기간 단축을 위해 기존 해외업체에서 전량 제작해오던 3D프린팅 터빈하우징 시제품을 바인더 제팅 방식 3D프린팅 기술로 국산화했다. 이를 통해 해외업체 제작기간 대비 절반으로 축소시켰다.

3D프린팅이 자동차 부품 양산 기술로 확대되기 위해선 아직 걸림돌이 많다. 김육진 현대차 책임은 그간 3D프린팅 기술을 사용해온 경험을 바탕으로 3D프린팅이 자동차 산업에 적용되는데 있어서 △정규재질과 다른 재질 부품의 평가에 부정적 △3D프린팅 도입시 설계·평가·인증 등 새로운 업무 부담 증가 △5축 가공, 진공주형 등 경쟁 기술 발전 △비싼 소재 및 후처리 비용 △높은 빌드 실패 확률 등 문제가 있다고 진단했다.

그는 자동차 산업에서의 3D프린팅 활성화를 위해 필요한 사항으로 △적용 부품 발굴, 운용 등 3D프린팅 전문 운용조직 구성 △소량 양산적용을 통한 산업 생태계 구축 △국산화를 통한 금속 분말 가격 인하 △다양한 소재 및 파라미터 개발 △서포트 최소화 적층시간 단축 등 지속적인 기술개발 등을 제안했다.

출처 : http://www.amenews.kr/news/view.php?idx=51586

인도 ‘스카이루트 에어로스페이스’, 저가 발사체 제작해 첫 발사 성공

기존 비용 대비 절반 가격 확보

美-유럽, 저비용 발사체 개발 박차… 국내서도 재사용 발사체 기술 연구

지난달 18일 인도 남부 안드라프라데시주 스리하리코타 우주센터에서 인도 우주항공업체 ‘스카이루트 에어로스페이스’가 제작한 우주발사체 ‘비크람-S’가 발사됐다. 고도 약 89.5km까지 날아오른 후 벵골만에 떨어졌다. 첫 발사 목표 고도인 80km를 가뿐히 넘어섰다. 인도에서 처음으로 민간 기업이 제작한 우주발사체가 발사에 성공한 것이다.

스카이루트 에어로스페이스는 3차원(3D) 프린팅 기술을 활용해 우주발사체 발사 비용을 탑재체 무게 kg당 수천 달러에서 10달러(약 1만3270원) 수준으로 낮출 것이라 공언하고 있다. 발사 비용 절감에 혁신을 가져온 스페이스X를 뛰어넘겠다는 포부다. 미국이나 유럽, 중국 등에서도 발사 비용 절감에 뛰어들고 있다. 우주발사체 시장에서 ‘저가 전쟁’의 서막이 열리고 있는 것이다.

인도 물리학자 비크람 사랍하이의 이름을 딴 비크람-S는 무게 545kg, 높이 6m의 소형 우주발사체로 83kg 중량의 탑재체를 지구 저궤도에 올릴 수 있다. 3D 프린팅 기술을 이용해 72시간 내 비크람-S를 만들어낼 수 있다는 게 업체 측 설명이다. 우주발사체 소재로 가벼운 탄소 섬유를 이용해 무게를 절감하며 발사 비용도 낮췄다는 것이다.

파완 쿠마르 찬다나 스카이루트 에어로스페이스 최고경영자(CEO)는 “스페이스X는 우주 발사체에 혁신을 가져왔으나 지금은 트위터하기에 바쁘다”며 “우주발사체 개발 비용을 최대 90% 절감하겠다”고 말했다.

스카이루트 에어로스페이스는 내년 위성을 실은 첫 상업 발사에 나설 계획이다. 이미 기존 발사 비용 대비 50% 수준의 가격을 확보했다. 약 400명의 고객이 비크람-S 활용을 기다리고 있다. 스카이루트 에어로스페이스는 소형 발사체 외에 중형 발사체, 대형 발사체 라인업도 꾸릴 계획이다.

스카이루트 에어로스페이스의 성장은 인도 정부의 지원 방향과 맞닿아 있다. 인도는 세계 우주발사체 시장에서 인도의 점유율을 늘리려 하고 있다. 점유율 확보 방안은 가격 경쟁력이다. 2014년 인도가 화성에 무인 탐사선을 보낼 당시 임무 비용이 약 7400만 달러(약 981억 원)에 불과했다. 이는 영화 ‘그래비티’ 제작 비용보다 적다.

세계 각국은 더 싸게 그리고 더 빨리 우주발사체를 쏘아 올리려는 시도를 이어가고 있다. 늘어나는 위성 발사 수요를 충족하기 위한 게 목적이다. 미국 스페이스X의 스타링크를 필두로 지구 저궤도에 수십만 개의 군집위성 구축이 가속화되고 있다. 2022년 기준 스페이스X가 약 한 달에 한 번씩 우주발사체를 쏘고 있는데 수요 충족을 위해선 이보다 더 빠르게 발사 주기를 가져가야 한다는 분석이다.

유럽우주국(ESA)은 이미 2018년부터 저비용 우주 발사 대회를 개최해 혁신 민간기업을 발굴해 오고 있다. 프랑스와 독일, 이탈리아는 지난달 22일 프랑스 파리에서 열린 ESA 장관급 회의에서 상업 경쟁력을 갖출 수 있는 차세대 우주발사체를 개발한다는 공동 성명을 발표하기도 했다.

인도 사례에서 보듯 비단 기존의 우주 선진국만 새로운 우주발사체 개발 시도를 하는 것은 아니다. 중국 최초의 민간 우주발사체 기업 ‘링크스페이스’는 올해 말 재활용 발사체를 발사한다.

국내에서도 페리지에어로스페이스와 이노스페이스가 재사용 발사체 기술을 연구 중이다. 이노스페이스는 이달 중 브라질에서 시험발사에 나선다. 한 우주업계 관계자는 “우주발사체 개발 경쟁이 가속화되고 있다”며 “아직 시장이 무르익지 않은 만큼 한국이 혁신을 이뤄낼 가능성도 충분히 있다”고 말했다.

출처 : 동아일보 https://www.donga.com/news/It/article/all/20221202/116804706/1

유나이티드 테라퓨틱스(United Therapeutics)와 3D 시스템즈(3D Systems)의 협력을 통해 연구원들은 복잡한 3D 프린팅 인간 폐 스캐폴드를 개발하는 데 성공했습니다. 폐 비계는 샌디에고에서 열린 LIFE SELF 컨퍼런스에서 공개되었으며적층 제조를 사용하여 만든 가장 복잡한 물체로 간주됩니다. 이미 동물 실험을 거친 폐 스캐폴드는 향후 환자 자신의 줄기세포로 만들 계획이다.

최근에바이오 프린팅의 다양한 응용 분야에 대해 많이 들었을 것입니다. 살아있는 세포를 사용하는이 새로운 형태의 3D 인쇄는 의학에서 점점 더 중요 해지고 있습니다. 예를 들어, 미국의 한 외과의는 최근 인간 세포로 만든귀 임플란트를 성공적으로 이식했습니다. 가장 유명한 것은 인간을 위해 완전히 기능하는 기관을 만들 수있을 것으로 기대됩니다. 이것이 아직 가능하지는 않지만이 폐 비계와 같은 단계는 3D 프린팅 덕분에 이미 일어난 엄청난 발전을 선택했습니다.

3D 인쇄 폐 비계의 구조

3D 인쇄 된 폐는 기록적인 44 조 개의 개별 부분 (복셀)으로 구성되어 있으며, 4,000km (~ 2500 마일)의 폐 모세 혈관과 2 억 개의 폐포에 분포되어 있습니다. 따라서 United Therapeutics 과학자들은 이러한 3D 인쇄 폐 스캐폴드를 환자 자신의 줄기 세포로 세포화할 계획입니다. 이 방법은 미래에 호환 가능하고 이식 가능한 인간 폐를 만드는 것을 가능하게 할 수 있습니다. 각 환자 자신의 줄기 세포를 사용함으로써 바이오 프린팅 된 폐는 거부 반응의 위험을 현저히 낮추므로 환자에게 매우 위험 할 수있는 면역 억제가 필요하지 않습니다. Print to Perfusion이라는 새로 개발 된 고급 포토 폴리머 기반 바이오 프린팅 기술을 사용하면 이러한 유형의 기증자 장기를 3 주 만에 제조 할 수 있습니다.

유나이티드 테라퓨틱스(United Therapeutics)의 CEO인 마틴 로스블라트(Martine Rothblatt) 박사에 따르면, 이 3D 조각 폐 스캐폴드는 이미 동물 모델에서 테스트되었으며, 이는 폐 스캐폴드의 성공적인 가스 교환을 입증했습니다. Rothblatt는 "United Therapeutics 및 3D Systems의 헌신적인 과학자와 엔지니어의 지속적인 노력으로 우리는 이러한 개인화되고 제조된 폐가 5년 이내에 인체 실험을 위해 승인되기를 희망합니다"라고 말했습니다.

그녀는 협력의 목표는 미래에 이식 가능한 폐를 무제한으로 공급하는 것이라고 말했다. 예를 들어, 그들은 이미 생체 외 폐 관류라는 과정을 사용할 것입니다. 이것은 인간 기증자 폐의 생존 기간을 몇 시간 연장함으로써 이식 가능한 폐의 공급을 증가시킬 수 있습니다. 이 방법은 현재까지 230 명 이상의 생명을 성공적으로 연장했습니다.

기증자 장기에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다. 예를 들어, 미국 보건 자원 서비스국에 따르면 2021년에 미국에서 2,524명의 환자가 폐 이식을 받았습니다. 2022년 6월 3일 현재 미국에는 기증자의 폐를 받기 위해 대기자 명단에 있는 1,075명의 환자가 있습니다. 한편, 매년 150,000명 이상의 미국인이 폐 질환으로 사망하며 그 중 많은 사람들이 이식을 기다리고 있습니다.

출처 : https://www.3dnatives.com/en/3d-printed-lung-scaffold-160620225/

▲ 3D 시스템즈 CEO Jeffrey A. Graves 로부터 상을 수여받고 있는 (주)한국기술 송종하 대표

안녕하세요, 

산업용 3D프린터 전문기업 한국기술입니다.

한국기술을 아껴주시는 고객님의 따뜻한 사랑과 깊은 관심 덕분에 한국기술이 2022년 11월 14일 독일 프랑크프루트에서 개최된 리셀러 세미나에서 3D Systems본사 CEO Jeffrey Graves 로부터 2022년 APAC 아시아 최고 리셀러상을 수상하였습니다.  

한국기술은 2015년 3D Systems APAC 베스트 파트너상, 2021년 '전자 IT의 날'에서 송종하 대표의 대통령 표창 수상에 이어 큰 상을 다시 한 번 수상하게 되었습니다.

한국기술은 지난 24년간 국내 600여 곳 이상의 기업과 교육기관에 산업용 3D프린터를 공급하여 국내 3D 프린팅 산업 발전에 노력하여 왔습니다. 

고객 여러분의 사랑이 없었다면 이루어 낼 수 없는 값진 결과입니다. 

한국기술은 이번 수상을 계기로 고객 만족뿐 아니라 고객 감동을 주기 위해 더욱 노력할 것이며, 3D 프린팅과 관련된 인프라와 컨설팅, 네트워크, 컨텐츠를 다양하게 제공하는데 정진하겠습니다. 

고객 여러분의 성원에 다시 한 번 감사드립니다.

3D시스템즈, 합리적 가격 SLS 3D프린터 라인업 확대

‘Wematter Gravity’ 독점 공급계약, 사무실·병원 등 부품 생산 가능

세계적인 적층제조 솔루션 기업 3D시스템즈가 사무실·병원 등 작은 공간에서도 부품을 생산할 수 있는 합리적인 가격의 SLS(Selective Laser Sintering, 선택적 레이저 소결) 방식 3D프린터를 전 세계에 공급한다.

3D시스템즈는 스웨덴 3D프린터 제조업체인 Wematter와 전략적 파트너쉽을 체결하고 SLS 방식 3D프린터 ‘Wematter Gravity’를 전 세계에 독점 공급한다고 17일 밝혔다.

Wematter는 2020년에 유럽, 중동 및 아프리카(EMEA) 시장에 합리적인 가격의 SLS 3D프린터 ‘Wematter Gravity’를 출시한 바 있다.

이 제품은 작은 공간에서도 장비를 설치하고 운용할 수 있도록 설계됐다. 설치공간(0.7mx 0.7m x 1.5m)은 일반 SLS 3D프린터에 비해 1/3에 불과하지만 제작 할 수 있는 부품의 크기는 300x300x300mm에 달하며 전체작업을 24시간 이내에 완료할 수 있다. Gravity는 사무실, 병원 및 실험실에서 자동차, 소비재 및 의료부품 등 다양한 응용분야의 생산부품을 제조하기 위해 CE 인증을 받았다.

또한 사용자 편의성도 극대화됐다. Gravity는 표준전원과 이더넷 연결만 있으면 플러그 앤 플레이 설치가 가능하고 배송후 1시간 이내에 바로 사용할 수 있을 정도로 조작이 쉽다. 또한 고유한 분말 처리시스템이 갖춰져 적층시 독성 연기가 발생하지 않으며 사용되지 않은 분말의 재활용이 용이해 제조업체가 소재를 완전히 사용하고 폐기물을 버릴 수 있다.

이밖에도 클라우드 기반 연결시스템을 통해 사용자는 원격으로 프린팅 작업을 시작하고 모니터링할 수 있으며 서전 예방 유지보수도 용이해져 가동 시간과 생산성 극대화 할 수 있다.

3D시스템즈의 CEO인 Dr. Jeffrey Graves는 “3D시스템즈의 SLS 플랫폼을 통해 고객은 생산등급의 나일론 재료로 제조능력을 확장해 낮은 운영비용으로 견고하고 기능적인 복잡한 부품을 생산할 수 있다”며 “Wematte와 파트너쉽을 통해 이제 우리는 경제적인 가격으로 SLS 3D 프린터를 제공할 수 있게 됐으며 새로운 제조업체가 적층제조로 비즈니스를 혁신할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

Wematter의 Robert Kniola 사장은 “이번 협력을 통해 회사는 경제적인 SLS 솔루션을 제공하는 글로벌 업체로 변모할 것”이라고 밝혔다.

한편 Wematter Gravity는 현재 EMEA에서 판매 및 사용이 가능하며, 2023년 2분기에 미주 및 아시아 지역에서 판매될 예정이다.

출처 : http://www.amenews.kr/news/view.php?idx=51217