[지금은 과학] 3D프린팅 가능 금속복합재 분말 개발…6조5천억 시장 뚫는다

[아이뉴스24 정종오 기자] 3D프린팅으로 제작이 어려웠던 금속복합재 분말을 개발해 우주항공, 자동차, 국방 등의 첨단소재 기술로 적용할 수 있게 돼 눈길을 끈다. 기존 기술로 금속복합재용 분말을 제조할 때는 투입된 분말들이 파쇄돼 가치가 떨어지는 불규칙한 형상의 분말이 생산됐다.

이번 연구팀이 개발한 기술은 세라믹, 고분자, 금속과 관계없이 이식할 수 있어 다양한 분말 기반 첨단 산업(금속 3D프린팅, 우주항공, 모빌리티용 첨단합금)에 모두 적용이 가능한 혁신적 분말 제조 기술이다.

금속 3D프린팅은 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나로 꼽힌다. 연평균 27.8%의 성장률로 관련 시장이 커지고 있다. 2020년의 시장규모는 1조2천억원이었는데 2027년에는 6조5천억원으로 급증할 것으로 예상된다. 우리나라 시장 점유율은 현재 1.8%로 매우 낮은 수준이다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 신소재 합금과 금속복합재 개발에 필요한 고부가가치 분말을 생산하는 분말 표면 제어와 강화 이식 기술을 개발했다고 13일 발표했다.

이번 연구에는 KAIST 류호진 교수 연구팀과 한국원자력연구원(김재준 박사), 한국재료연구원(김정환 박사, 이동현 박사)이 참여했다.

류호진 교수 연구팀은 개발된 기술을 비구형 고강도 알루미늄 분말에 적용해 고강도 알루미늄·탄화붕소 금속 복합재 분말의 강화재 첨가량을 자유롭게 제어한 후 3D프린팅을 수행했다.

3D프린팅된 복합재는 기존 소재 대비 90% 향상된 강도를 가지는 것으로 확인돼 연구팀은 자유로운 형상의 적층 제조가 가능한 고성능 복합재를 제조할 수 있음을 실증했다.

개발된 기술을 이용한 3D 프린팅용 알루미늄 금속 복합재 개발 연구는 자동차, 무인기 등의 경량 모빌리티, 항공우주 및 국방 산업 등에 대한 활용성을 인정받아 생산제조 분야 국제저널인 ‘적층 제조(Additive Manufacturing)’에 게재됐다.

류호진 교수는 “앞으로 사용후핵연료 저장 소재, 소형모듈원자로(SMR) 부품, 핵융합 대면재와 구조재 등의 연구에 이번에 개발된 기술이 활용되면 적층제조 기술을 통한 첨단 에너지 소재부품 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

류호진 교수 연구팀은 개발된 분말 기술에 대한 국내 특허 등록을 마치고 미국 특허를 출원했다. 산업체로의 기술 이전을 진행 중이다.