1m 크기의 대형 부품을 제작할 수 있는 3D(입체) 프린터가 국내에서 개발됐다.
한국원자력연구원은 “세계 최초로 ‘1m 크기 부품 제작용 PBF 3D 프린터’를 개발했다”고 24일 밝혔다. PBF(분말 소결 방식)는 얇게 펼친 분말에 레이저나 전자빔을 정밀하게 쏴 녹이는 방식으로, 녹은 분말은 고체화돼 겹겹이 쌓인다.
3D 프린팅은 3차원 도면을 토대로 입체물을 만들어내는 제조 기술이다. 하지만 PBF 장비로 제조할 수 있는 부품 크기는 최대 0.5m에 불과해 산업현장에서 활용하는 데에 한계가 있었다.
연구진은 “개발한 3D프린터로 가로 1m, 세로 0.5m까지 제조할 수 있다”고 밝혔다. 원자력연구원 김현길 박사팀은 PBF 3D 프린팅의 크기 제약을 없애고자 ‘병렬확장 기술’을 고안했다. 프린터의 핵심부품인 레이저 소스와 스캐너 두 세트를 나란히 연결한 것이다.
한곳에 고정된 레이저 소스는 거울처럼 반사하는 특성의 스캐너를 거쳐, 가로 0.5m, 세로 0.5m 면적에 빛을 고루 전달한다. 이번 프린터에는 레이저 소스와 스캐너가 각각 2개씩 설치돼 가용 범위를 가로 기준 1m로 늘렸다. 레이저 소스와 스캐너를 가로와 세로 방향 모두 0.5m씩 추가 연결할 수 있어 앞으로 ‘수 m 부품 제작용 프린터’개발도 가능할 것으로 전망된다.
연구진은 프린터를 활용해 원전 열교환기 등 니켈 합금 소재의 시작품 5종 제조에 성공했다. 특히 단종된 부품의 실물을 스캔해 제조하는 역설계, 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR), 우주용 초소형 원자로의 핵심부품 개발과 제조 등에 중점을 두고 있다.