원자력연구원이 세계 최초로 3D 프린팅 기반 산화물분산강화 제조기술을 개발했다. 이번 기술 개발을 이끈 김현길 책임연구원이 공정을 지켜보고 있다.

항공기 엔진이나 가스터빈 부품과 같이 고온의 열을 견뎌야만 하는 핵심 부품 소재를 3D 레이저 프린팅 기술을 활용해 손쉽게 제조하는 기술이 보건의료 분야 및 자동차 관련 분야에서 상용화될 예정이다.

한국원자력연구원은 3D 레이저 프린팅 기술을 활용해 기존 대비 성능은 높이면서도 빠르게 ‘산화물 분산강화’ 합금을 만들 수 있는 신기술을 기술보증기금 광주기술융합센터 중개 하에 (주)퓨전테크놀로지에 이전하고 12일 연구원에서 기술실시계약 체결식을 갖는다. 정액기술료 1억 5,000만 원에 매출액 1.5%를 경상기술료로 지급받는 조건이다.

파이프에 산화물을 도포한 후 3D 프린터 레이저를 조사하는 모습

산화물 분산강화(ODS, Oxide Dispersion Strengthened) 합금은 내열이 필요한 모든 금속 재료에 고온에 강한 산화물을 섞어 만든 합금으로, 비행기 엔진, 원자로 부품, 가스 터빈, 미사일 노즐 등과 같이 고온 강도와 내열성이 필수적인 국방, 에너지, 항공우주 산업 등에서 핵심 부품으로 광범위하게 사용되고 있다.

원자력연구원이 개발해 이전하는 이 기술은 최종 제품을 만든 후, 제품 금속 표면에 산화물 입자를 도포하고 3D 프린터의 레이저 열원으로 금속을 녹이면서 동시에 산화물 입자를 혼합, 냉각해 금속 내부에 내열층을 만들어내는 방식으로 가공 시간과 비용을 기존 기술에 비해 크게 단축할 뿐 아니라, 사용자가 원하는 특정 부분만 강화할 수 있는 혁신적인 기술로 평가받고 있다.

기존 핵연료피복관(좌)과 산화물 분산강화 피복관(우)을 확대한 모습으로 피복관 내부의 산화물 입자를 확인할 수 있다.

‘산화물 분산강화’ 합금을 포함한 내열 금속 시장은 산업 고도화에 따라 지속적으로 확대되고 있는 상황으로, 한국원자력연구원은 이 기술을 산업전반에 확장, 적용할 수 있도록 기술을 고도화할 것을 예고해 왔다.

하재주 원자력연구원장은 “산화물 분산 강화 소재는 미국, 일본 등에서 활발하게 연구되고 있는 고부가가치 소재로, 국방, 항공우주 등 다양한 첨단 산업에 활용될 수 있을 것”이라며 “내열금속과 같은 특수금속의 수입대체 및 수출 효과가 클 것으로 기대된다”고 밝혔다.