[글 메탈쓰리디 주승환 CTO] 선진국의 국방 및 항공 산업에서 3D 프린팅은 계속해서 입지를 넓혀왔다. 우리나라도 선진 3D 프린팅 기술력을 필두로 이 대열에 합류할 막바지 채비에 나서고 있다.

지난 2월 국방부(장관 정경두)와 산업통상자원부(장관 성윤모, 이하 ‘산업부’)는 부처 간 협력을 통해 3D 프린팅으로 제작하는 국방용 부품의 규격을 국내 최초로 마련했다. 이를 포석으로 우리나라는 본격적으로 3D 프린팅 국방부품 조달국으로서 출발선을 끊었다. 양 부처는 2017년 12월 ‘국방과 3D 프린팅 산업 간 제조협력을 위한 업무협약’을 체결한 이후, 단종됐거나 조달에 어려움을 겪던 국방 부품들을 3D 프린팅 기술을 활용해 제작하기 위해 협력해 왔다.

과거에는 발칸(Vulcan)포 중요 부품인 ‘하우징 조절팬’을 3D프린팅 기술로 제작한다해도 품질인증 기준이 없었기에 실제로 적용할 수도 없었다. [사진=utoimage]

스마트 국방 구현을 위한 촉매제

국내에서는 윈포시스을 중심으로 한국생산기술원이 공동으로 진행한 국방 과제의 3D 프린팅 부품 국산화 사업을 통해 부품 10여가지를 제작·실증하고 있다. 윈포시스 국산 장비를 도입한 D중공업을 비롯해 그밖에 다수의 업체들이 국산 장비와 기술을 바탕으로 3D 프린팅 부품 국산화에 힘을 보태고 있다. 대부분 밝혀져서 않되는 비밀 사항인지라 실물을 보기 쉽지 않지만 최근 국방부가 보도자료를 통해 발표한 제품 사례는 볼 수 있다.

일례로 중·저고도 침투공격으로부터 병력과 장비를 방어하기 위한 방공무기인 발칸(Vulcan)포의 운용에 있어 중요한 부품인 ‘하우징 조절팬(Housing, Control pan)’이 고장 나게 되면 국내 생산업체가 없어 부품을 확보하는데 어려움에 봉착할 수밖에 없었다. 더욱이, 이 부품을 3D 프린팅 기술로 제작하더라도 품질인증 기준이 없었기에 실제로 적용할 수도 없었다.

이에 산업부는 한국생산기술연구원 3D 프린팅 제조혁신센터를 통해 ‘하우징 조절팬’ 시제품을 제작했고, 국방부는 육군방공학교와 운용부대를 대상으로 약 6개월간의 시제품 현장평가를 진행했다. 이후 국방기술품질원 및 방위사업청의 기술검토와 심의를 거쳐 국방규격을 정립했다. 국방규격이 마련되면서, 현재는 ‘하우징 조절팬’ 규격서상 3D 프린팅 제작 방법 및 품질 등에 관한 기준을 충족하면 누구나 이 부품을 생산·제공할 수 있게 된 것이다.

또한 그간 해외 수입에 의존하던 국방 부품들을 국내에서 3D 프린팅 기술로 제작해 공급할 수 있게 됐고, 국내 3D 프린팅 기업과 방산기업의 신규사업 참여를 촉진해 그동안 생산 중단으로 확보하기 어려웠던 국방 부품들을 마련하는 데에도 크게 도움이 될 것으로 기대된다. 이번 3D 프린팅 제작 금속부품의 국방규격을 마련하게 된 것은 4차 산업혁명 기반의 ‘스마트 국방 혁신’을 위한 노력의 성과이자, 양 부처의 협력이 만들어 낸 첫 번째 결실로 3D 프린팅 생산 국방 부품의 규격 반영을 통해 안정적 공급 및 국방예산 절감 가능하다는 것을 입증한 것이다. 양 부처는 앞으로도 국방 분야 3D 프린팅 기술 활용 확산을 위한 협력을 확대해 나갈 입장이다.

주승환 CTO는 “정부는 3D 프린팅에 전폭적인 지원사격에 나서야 하며, 산업체는 빠르게 적용하는데 역량을 집중해야 할 시점이다”고 피력했다. [사진=dreamstime]

국방 부품을 국내 기술로 제작할 수 있게 된 것은 국내 3D 프린팅의 성능과 품질이 그만큼 신뢰성 있다는 것을 입증한 것이다. 앞으로 조선, 항공 등 민간 분야까지 신뢰도 높은 3D 프린팅 기술이 빠르게 확산될 것으로 기대해도 될 법하다.

이제까지 여러 분야에서 3D 프린팅 산업화에 대해 알아 보았다. 결론적으로 이제 3D 프리팅이 어떤 분야로 발을 넓히게 될 지 예측해 보는 것이 중요하다.

이제 3D 프린팅 장비 기술, 공정 기술은 CNC나 공작 기술과 같이 일반화·보편화될 것으로 점쳐진다. 장비는 윈포시스, 대건테크, 미래인, 헵시바, 센트롤, 큐브테크, SMC, 인스텍, 멕스로텍 등에서 생산될 것이다. DFAM 기술을 기반으로 한 3D 프린팅 부품을 납품하는 업체들은 메탈쓰리다(메탈3D) ,MP웍스, 한울항공기계, tSNE, 홍스웍스, 하비스탕스 등이 주연으로 떠오를 것으로 보인다. 소재 역시, 창성이 치과용 소재를 국산화하고, 국내 KFDA 허가를 받아 선전하고 있는 것으로 알려진 가운데 그밖에 많은 소재업체가 국산 소재 분말을 생산·판매하고 있다.

AI 3D 프린팅 개발에 주안점 둬야

현재 3D 프린팅 장비, 공정 개발은 보편화돼 누구든 누릴 수 있는 기술이 됐다. 이제는 AI를 기반으로 한 공정, 생산기술 개발이 경쟁력으로 부각될 전망이다. 현재, GE사 등 많은 업체가 AI기술 개발에 박차를 가하고 있으며 짧은 시간 내 상용화가 될 것으로 보인다.

메탈쓰리디 AI 과제 제출용 안 [사진=메탈쓰리디]

메탈3D도 기존의 방식을 뛰어넘는 AI 기반 공정 개발 시스템을 개발 진행 중이며, 빅데이터 구축에도 심혈을 기울이고 있다. 이를 기반으로 AI를 적용하면 기존 대비 월등한 품질을 갖출 수 있다. 이제 AI 3D 프린팅이 대세가 될 것이다. 우리나라도 빠른 시일내 AI 기반 3D 프린팅 공정 개발에 나서 세계적인 흐름에 뒤떨어지지 않아야 한다.

특히, 체계적인 데이터 셋의 데이터 저장이 중요한 시점이다. 메탈3D는 AI 기반으로 제작한 기본적인 데이터 셋을 갖췄다. 현재 25개 이상의 변수를 사용하고 있다. 이와 같이 AI 3D 프린터의 선두자로서 메탈3D는 AI 과제 표준을 정부에 제안한 상황이다.

또한, 메탈3D는 생산 부품의 불량을 AI로 찾아내는 시스템을 개발 중이다. 다품종 소량 생산 체제에서 자동으로 불량을 잡아내는 것이 중요하다는데 아무도 이견이 없다. AI를 활용한 공정 개발의 경우는 인원과 비용 면에서 탁월하며, 생산 시에 적용한다면, 15% 이상의 품질 개선 효과가 있을 것으로 예측된다. 개인적으로 이 보다 더 우수할 것으로 여겨진다.

이제 우리나라가 AI를 기반으로 한 시대로 넘어가고, 전세계적인 경향도 3D 프린팅과 AI가 합쳐져, 인류 발전에 기여해야 하는 시점이다. 현재 자동차, 중공업, 국방 분야에 적용이 되는 원년으로 이를 바탕으로 정부는 전폭적인 지원사격에 나서야 하며, 산업체는 빠르게 적용하는데 역량을 집중해야 한다. 이를 바탕으로 우리 업계에서도 세계적인 3D 프린팅 기업들이 나와야 할 것이다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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