민간 우주 시대가 도래하며 우주 산업에서 3D프린팅 기술이 각광 받고 있습니다. 로켓 제작, 우주 정거장 유지 보수 등 다양한 분야에서 3D프린팅 기술이 적용되고 있습니다. 아래 산업 별 3D프린터 시장 규모를 조사한 자료에 따르면 앞으로도 우주항공 산업 내 3D프린터 시장의 성장 속도가 가장 활발할 것으로 전망되고 있습니다.
우주항공 산업의 기업들이 3D프린터를 활용하는 이유
기업들이 3D프린팅을 활용하는 가장 큰 이유는 개발 비용과 시간을 크게 단축 시킬 수 있기 때문입니다. 로켓 부품은 부품 별로 주물로 찍어내는 방식이 일반적이었는데 3D프린터를 활용한다면 복잡한 형상을 한번에 제작이 가능하기 때문에 개발 시간을 크게 단축 시킬 수 있습니다. 수천 개의 부품을 제각각 만들어 조립했던 로켓 엔진을 3D프린터를 활용한다면 단 몇 개의 부품으로도 제작이 가능합니다. 또, 금형을 제작할 필요가 없기 때문에 비용도 줄고, 다양한 소재를 활용하여 추가 경량화까지 가능합니다. 특히 로켓 엔진 같은 경우, 개발에 막대한 비용이 드는데 품질을 유지하면서 비용을 절약할 수 있다는 점 때문에 우주항공 기업들이 3D프린팅 기술을 적극적으로 도입하고 있는 것입니다.
3D프린터를 적극 활용하고 있는 우주항공 업계 사례
- 한국형 발사체 누리호와 국산 전투기 KF-21
한국형 발사체 누리호에도 3D프린터가 활용되었습니다. 로켓엔진에서 불을 뿜는 연소기를 3D프린터로 만들었다고 합니다. 추진력, 연료 주입, 냉각 시스템 등 주요 기능 테스트에서 모두 합격점을 받았으며 수백 개의 부품을 단 4개로 줄여 비용을 1/3 감축했다고 합니다. 그리고 최초의 국산 전투기 KF-21(한국형 전투기)에도 3D프린팅 기술로 제작한 공기 순환 시스템 부품이 쓰였다고 합니다. 해당 부품을 공급한 두산 중공업은 항공용 소재 단조 및 3D프린팅 공정 기술 국산화 협력을 맺고 한국형 전투기 부품에 3D프린팅 기술을 적용하기 위하여 꾸준히 노력했다고 합니다.
- 미국 Launcher사의 액체 로켓 엔진
미국의 민간 항공우주 기업인 Launcher사는 NASA 스테니스 우주센터에서 3D프린팅된 액체 로켓 엔진 'E-2' 테스트를 성공적을 마쳤다고 합니다. 궤도에 오르기 위해 필요한 추진제를 줄이기 위해 3D프린터로 출력한 고성능 구리 합금 소재의 부품이 장착되었다고 합니다. 3D프린터로 출력된 이 부품은 40초간의 시험 연소 후에도 완벽한 상태를 유지하며 재사용 가능함이 입증되어 유지보수 비용 절감에도 큰 기여를 할 것으로 기대하고 있습니다.
- 미국 아마존의 통신 위성
미국의 로켓 제조사인 AEROJET ROCKETDYNE사와 United Launch Alliance(ULA)사가 협력하여 3D프린터로 출력한 로켓 엔진 'RL10C-X'를 만들었습니다. 3D프린터로 제작된 이 새로운 로켓 엔진은 전자상거래 대기업인 아마존의 통신 위성에 쓰일 예정이라고 합니다. 이 통신 위성은 아마존이 계획하고 있는 세계 광대역 통신 접속 확대 목적이며, 5년간 최대 83회의 로켓 발사를 실시할 예정이라고 합니다. 3D프린팅된 로켓엔진은 우주 공간에서 장기 내구성 보장 테스트에 통과하여 유지 보수 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다고 합니다.
앞으로도 3D프린터의 발전은 계속 될 것!
위에서 소개해드린 사례 외에도 항공우주 업계에서는 3D프린터를 적용한 사례가 계속 나오고 있습니다. 항공우주 업계 기업들은 다른 분야보다 높은 정밀도가 요구되고, 복잡한 형상이 많은 부품을 사용합니다. 또 최근에는 지구온난화에 따른 가스 배출 규제와 코로나 사태로 인한 기업 이익률 저하에 의해 부품의 효율적인 설계와 유지 관리가 중시될 가능성이 커 3D프린팅 기술의 장점이 더욱 각광 받으며 적극적으로 도입될 전망입니다.
3D프린터를 도입하려면?
생산 효율성을 고민 중이신 기업 책임자 분이시라면 우리 기업에도 3D프린팅의 장점을 활용해보자고 직접 3D프린터를 구입하여 운용할 예정이신 분들도 계실 수 있습니다. 하지만 구축 비용과 유지 보수 등을 고려해봤을 때 '비효율적'이라고 말씀드리고 싶습니다.
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