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적층제조 통해 구성부품 간소화 실현시간 및 비용 절감 등 생산라인 전체 개선 효과

금속 3D 프린팅 전문 업체인 EOS가 자체 기술을 적용해 아리안 그룹의 대표적인 Ariane 6의 인젝션 헤드를 30%의 빌딩시간 감축과 50%의 비용을 절감하는 성과를 거뒀다. 아리안 그룹의 성과 목표는 더 적은 구성부품과 낮은 단가로 로켓 엔진의 인젝션 헤드를 생산하는 것으로 EOS는 기존 248개의 부품을 한 개의 부품으로 간소화했으며 상당한 생산 시간 감소를 보여줬다.

EOS 기술을 통해 아리안 그룹은 올인원 디자인을 적용한 Ariane 6 VINCI 상부 단계 추진 모듈의 인젝션 헤드를 성공적으로 생산해냈다. [이미지=EOS]

아리안 그룹(Ariane Group)은 유럽 우주항공 회사 에어버스 그룹(Airbus Group)과 프랑스 그룹 사프란(Safran)의 합작회사로 새로운 유러피안 발사체 Ariane 6의 개발과 생산을 담당하고 있다. 

‘Mission Critical’이라는 말은 우주항공 산업에서 사용되는 Class 1 부품들을 완벽히 묘사하고 있다. 수억달러가 소요되는 미션에서 이 부품들은 매우 중요한 역할을 한다. 따라서 엔지니어들은 제조 라인을 단순화하고 개별 구성요소의 수를 줄이며 끊임없이 최고의 품질, 기능, 견고함을 갖춘 부품을 개발하고자 노력하고 있다. 

아리안 그룹은 EOS의 기술을 이용해 한 차원 높은 성공을 이뤄냈다. Ariane 6의 상부 발사체 모듈 VINCI를 이용한 로켓 엔진 인젝터 헤드를 248개의 부품에서 단 하나의 부품으로 간소화 했다. 인젝터 헤드가 말 그대로 올인원 설계로 축소, 간소화된 것이다.

유럽우주국(ESA)은 효율적 발사체 기술을 이용해 우주 운송 분야의 강력하고 독립적인 위치를 선점하고자 한다. 이를 위해 유럽 우주항공회사 에어버스 그룹과 프랑스 그룹 사프란의 합작회사인 아리안 그룹은 Ariane 6의 건조 목적으로 설립됐다. 

아리안은 통신위성과 같이 매우 무거운 위성을 지구상 궤도에 진입할 수 있도록 디자인된 유럽 발사체로 Ariane 6는 경쟁력 있는 가격으로 유럽의 우주 접근을 가능케 하고자하는 의도로 계획됐으며 2025년 이후 Ariane 버전 5를 대체할 예정이다. 이 프로젝트의 목표는 공공기금의 필요성을 없애고 비용을 절감하는 것이다. 

추진모듈에서는 엄청난 힘이 극한 상황에서 발생하기에 매우 작은 공간에서 최대 수준의 신뢰성과 정밀성이 요구된다. 인젝션 헤드는 연료 혼합물을 연소 챔버로 공급하는 추진 모듈의 매우 핵심적인 요소 중 하나다. 기존의 전통적 방법으로 제조된 인젝션 헤드는 다양한 제조 단계에서 생산되고 조립된 248개의 부품으로 구성돼 있다. 

주조, 브레이징, 용접, 드릴링 등의 다양한 단계는 극한 하중아래 위험을 초래할 수 있는 약점을 갖고 있으며 제작시간이 많이 소요되고 과정이 매우 복잡하다. 기존 생산 방법으로 생산된 인젝터 파트의 경우, 수소가 산소와 적절히 혼합될 수 있도록 하기 위해 구리 슬리브에 8,000여개의 교차구명을 드릴링하고 정밀하게 122개의 인젝터와 고정시키는 작업이 필요했다. 

하지만 이 새로운 방식의 단일 구성요소 인젝터 파트는 기능적으로 통합돼 있을 뿐만 아니라 잠재 위험을 최소화했다. 이는 경제적 잠재력을 높이고 특히 Class 1 부품의 생산 시간, 처리 단계 수를 획기적으로 감소시키는 데에 기여했다.

[박규찬 기자 (editor@infothe.com)]

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