누리호 연소기 핵심… 99% 수입의존 `전자빔 용접` 국산화

전기연, 전자빔 용접기 핵심 '전자총' 개발
세계 최고 수준의 출력과 가속전압 성능 자랑

전자빔 용접기의 '전자총'(왼쪽)과 '전원장치'(오른쪽) 모습. 전기연 제공

한국전기연구원이 두꺼운 소재를 결함없이 접합시키는 전자빔 용접기의 핵심인 '전자총'과 '구동전원 시스템'을 국산화했다. 연구진이 연구결과물 앞에서 사진을 찍고 있다. 전기연 제공

국내 연구진이 99% 이상 수입에 의존하고 있는 전자빔 용접기를 국산화할 수 있는 핵심 기술을 개발했다.

한국전기연구원은 한성태 박사 연구팀이 전자빔 용접기의 심장이라 할 수 있는 '전자총'을 국산화하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.

'산업의 기초'로 불리는 용접은 각종 금속 소재를 서로 녹여 붙이는 작업으로, 기존 용접은 방전 시 발생하는 스파크인 아크나 레이저에서 나오는 열을 활용했다. 이와 달리 전자빔 용접기는 전자빔을 쏴 높은 전압으로 가속된 전자가 용접물에 충돌하면서 운동에너지를 열에너지로 변환시키는 방식이다. 이 때 생긴 고열로 용접물을 서로 접합시킨다.

전자빔 용접기는 기존 용접으로 하기 어려웠던 두꺼운 소재의 무결함 접합을 가능케 해 우주항공, 방산, 원자력 등 특수 분야에 유용하다. 누리호 발사체의 연소기도 특수강 소재와 부품을 흠결 없이 붙이기 위해 전자빔 용접기를 사용했다. 하지만 전자빔 용접은 높은 기술력을 요구해 우리나라는 독일, 일본 등에 99% 이상 의존하고 있다.

연구팀은 세계 최고 수준에 달하는 60㎾ 출력과 12㎸ 가속전압 성능의 전자총과 구동전원 시스템을 개발했다. 전자총은 전자빔 용접기의 핵심 장비로, 가속에너지가 높을수록 소재 내부로 열원을 침투시켜 금속 용융과 소재 경화, 표면처리, 코팅 등 다양한 분야의 용접에 활용할 수 있다. 웬만한 두꺼운 대형 소재와 부품 가공에 거의 활용할 수 있는 수준의 성능이라는 게 연구팀의 설명이다. 국가 12대 전략기술 대부분이 전자빔 용접을 필요로 하고 있어 향후 관련 산업 발전과 장비 수입대체, 기술유출 방지 효과가 기대된다.

한성태 전기연 박사는 "고정밀도와 양질의 용접 수요가 늘어나는 상황에서 전자빔 용접이 아니면 제작이 불가능한 제품이 많아질 것"이라며 "차세대 소형모듈원자로(SMR) 분야에 적용할 수 있는 초대형 대전류 전자총 개발에 나설 계획"이라고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr