마모된 금속 부품을 3D프린팅으로 복원했다

원자력연구원-한국타이어-스타트업 협력
원자력용 3D프린팅 기술을 타산업에 적용
마모된 블레이드 재활용 가능해 원가 절감

원자력연구원이 자체 개발한 금속 3D 프린터를 이용해 티타늄 합금 블레이드의 손상부를 복원하고 있다. 원자력연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원 김현길 박사팀이 원자력용 소재 부품 제조 3D 프린팅 기술을 산업용 금속 부품 복원 기술로 전환하는 데 성공했다.

김현길 박사팀은 원자력연구원에서 개발한 3D 프린팅 장비 및 공정 기술을 한국타이어앤테크놀로지㈜(한국타이어), 3D프린팅 스타트업인 HM3DP와 함께 한국타이어에서 사용하는 타이어 소재 절단용 블레이드의 손상부를 복원하는 기술을 개발했다. 이 기술로 적층 복원한 블레이드는 현재 한국타이어 대전공장 내 생산설비에 설치돼 현장에서 사용하고 있다.

원자력연구원에 따르면, 한국타이어는 그동안 블레이드를 완제품으로 공급받아 사용해 왔고, 마모 및 손상으로 교체가 필요한 블레이드는 전량 폐기했다.

연구진은 마모손상된 블레이드의 손상부를 고출력 레이저를 이용해 금속 재료를 겹겹이 쌓아 올리는 분말 적층 방식(DED)으로 복원하는 데 성공했다.

연구진이 개발한 '산업용 금속 소재 부품 적층 복원용 3D 프린팅 기술'을 이용하면 블레이드의 손상된 부분을 복원해 재사용할 수 있다. 이렇게 되면 블레이드 구매비용의 50%를 절감할 수 있다. 또한 부품 제조때 발생하는 이산화탄소도 60% 이상 줄일 수 있어 탄소저감에 기여하는 친환경적 제조 산업 생태계 조성을 기대할 수 있다.

김현길 박사는 "원자력연구원이 보유한 3D 프린팅 기술을 원자력 분야가 아닌 다른 산업에 적용하는 스핀오프(spin-off)에 성공한 사례"라고 말했다.

원자력연구원 김현길 박사팀과 한국타이어, 스타트업 연구진이 마모 손상된 블레이드(가운데)를 3D 프린팅 기술로 마모된 부분을 적층(오른쪽)한 뒤 후가공을 통해 블레이드를 복원해냈다. 원자력연구원 제공

타이어 소재 절단용 블레이드는 경화 소재가 첨가된 타이어 소재를 반복적으로 절단하므로 내마모성이 좋고, 첨가물에 의한 부식에 강해야 한다. 티타늄 합금은 강도가 우수하고 화학적으로 다른 물질과의 반응이 거의 일어나지 않아 타이어 소재 절단용 블레이드로 사용되지만, 제조 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

한국타이어 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 말했다.

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.

[e-mail] 김만기 기자