3D 프린터는 조금 과장해서 말하면 21세기의 제조업의 연금술이라고 말할 수 있습니다. 단순히 가정에서 장난감을 출력하는 정도가 아니라 실제 산업 현장에서 큰 혁신을 일으킬 수 있기 때문입니다. 특히 요즘 큰 기대를 받고 있는 부분은 금속 3D 프린터를 이용해서 매우 복잡한 부품을 한번에 출력하는 것입니다. 복잡한 내부 구조를 지닌 제품이라도 3D 프린터를 이용해서 한번에 출력이 가능한데, 이 능력은 특히 엔진 제조에서 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.
이전에 설명한 것처럼 나사는 3D 프린터를 이용해서 복잡한 로켓 부품을 출력하는 연구를 진행 중에 있으며 이미 상당히 연구가 진행된 상태입니다. (이전 http://jjy0501.blogspot.kr/2015/04/First-full-scale-3D-printed-Rocket.html 참조) 그리고 제트 엔진을 3D 프린터로 제작하려는 시도도 진행 중입니다. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2015/02/3D-printed-Jet-Engine.html 참조)
항공 산업 분야의 주요 기업들 역시 3D 프린터의 가능성에 기대를 걸고 있습니다. 제네럴 일렉트릭(GE) 은 최근 3D 프린터로 출력한 엔진 부품들을 이용해서 상용 엔진을 만들고 성공적으로 테스트했다고 발표했습니다.
(3D 프린터로 출력한 엔진과 엔진 부품. 출처 : GE)
(동영상)
3D 프린터로 금속 부품을 만드는 방식은 합성 수지를 이용하는 방식과는 전혀 다를 수밖에 없습니다. 미세한 금속의 파우더를 접착제 같은 걸로 붙일 수는 없기 때문입니다. GE 의 항공부분 엔지니어들은 나사의 엔지니어들이 사용한 것과 비슷한 방식으로 엔진 부품을 3D 프린터로 출력했습니다. 즉 금속 파우더를 레이저를 이용해서 융합하는 것이죠. Direct Laser Metal Melting (DLMM)라 명명된 이 방식은 미세한 금속 가루와 레이저로 마치 마법처럼 부품을 출력합니다. 21세기 연금술이라 불러도 좋을 정도죠.
GE가 첫 번째로 출력한 엔진은 GE90 제트 엔진으로 기존의 상용 엔진을 일단 3D 프린터로 출력해서 새로운 3D 프린팅 부품들이 기존의 부품들과 비교해서 문제 없이 작동할 수 있는 지를 테스트 했습니다. 이 엔진은 30 X 20 cm 정도 크기의 소형 엔진으로 내부의 터빈은 무려 33,000 RPM이라는 엄청난 속도의 테스트를 견뎌야 합니다.
이 엔진은 동영상에서 보듯이 첫번째 연소 테스트를 매우 성공적으로 진행했으며, 앞으로 3D 프린터가 엔진 부분에서 혁신을 일으킬 수 있는 가능성을 보여줬습니다. 3D 프린터가 제조부분에서 가지는 가장 큰 장점은 CAD로 그린 도면을 다른 과정없이 바로 출력할 수 있다는 것입니다. 이는 빠른 속도의 엔진 개발 및 제조에 매우 유리한 이점을 제공합니다.
다만 기존의 주물 합금에 비해서 3D 프린터 금속 부품의 특성은 다를 수밖에 없습니다. 따라서 장기간의 고온 고압 환경에서도 3D 프린터로 출력한 엔진 부품들이 잘 견딜 수 있는지는 역시 앞으로 검증해야할 과제입니다. 물론 현재 기술의 발전 속도를 볼 때 이 문제는 결국 해결될 것으로 기대됩니다.
과연 3D 프린터가 단순히 기대주에서 벗어나 진짜로 엔진 제작을 비롯한 제조업에 혁신을 일으킬 수 있을 지는 시간이 증명할 것입니다. 아무튼 3D 프린터로 금속 부품을 제조하는 장면 만큼은 21세기 연금술이라 불러도 손색이 없어 보입니다.
참고
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