타이어 절단 ‘블레이드’ 손상 3D 프린팅으로 복구…비용 50% 낮췄다

- 원자력硏, 한국타이어와 함께 ‘부품 복원 3D 프린팅 기술’ 개발

한국원자력연구원이 자체 개발한 금속 3D 프린터가 티타늄 합금 블레이드의 손상부를 복원하고 있다.[한국원자력연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 산업체에서 사용하는 ‘티타늄 합금 블레이드’(이하 블레이드)의 원가를 획기적으로 낮출 수 있는 3D 프린팅 기술 개발에 성공했다.

한국원자력연구원은 원자력용 소재 부품 제조 3D 프린팅 기술을 ‘산업용 금속 소재 부품 적층 복원용 3D 프린팅 기술’로 스핀오프(Spin-off)를 실시했다고 19일 밝혔다.

원자력연구원은 한국타이어, 3D프린팅 스타트업인 HM3DP와 함께 연구원에서 개발한 3D 프린팅 장비 및 공정 기술을 활용해 한국타이어에서 사용하는 타이어 소재 절단용 블레이드의 손상부를 복원하는 기술을 개발했다.

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.

원자력연구원 김현길 박사 연구팀은 마모손상된 블레이드의 손상부를 고출력 레이저를 이용해 금속 재료를 겹겹이 쌓아 올리는 분말 적층 방식(DED, Directed Energy Deposition)으로 복원하는 데 성공했다. 이 기술로 적층 복원된 블레이드는 현재 한국타이어 대전공장 내 생산설비에 설치돼 현장에서 사용 중이다.

마모 손상된 블레이드(왼쪽) 3D 프린팅 기술로 복원된 블레이드(가운데) 후가공을 통해 복원된 블레이드(오른쪽).[한국원자력연구원 제공]

한국타이어는 그동안 블레이드를 완제품으로 공급받아 사용해 왔고, 마모 및 손상으로 교체가 필요한 블레이드는 전량 폐기했다. 이번에 개발한 ‘산업용 금속 소재 부품 적층 복원용 3D 프린팅 기술’을 이용하면 손상된 부분을 복원해 재사용할 수 있어 블레이드 구매비용의 50%를 절감할 수 있다. 또한 부품 제조 시 발생하는 이산화탄소도 60% 이상 줄일 수 있어 탄소저감에 기여하는 친환경적 제조 산업 생태계 조성을 기대할 수 있다.

김현길 박사는 “이번 성과는 원자력연구원이 보유한 3D 프린팅 기술을 비(非)원자력 산업에 적용하는 스핀오프에 성공한 사례”라며 “원자력 기술이 다양한 분야에서 활용될 수 있음을 보여준다”고 밝혔다.

nbgkoo@heraldcorp.com