3D프린팅으로 해군 구축함 수리…부품 교체, 3개월에서 하루로 단축

생산기술硏, 광개토대왕함 핵심부품 보수기술 개발

"3개월 걸리던 부품 수리 기간을 하루에 끝냈다!"

우리나라가 도입된 지 20년이 넘은 낡은 3200t급 해군 구축함의 고장 난 부품을 3D 프린팅으로 수리하는 데 성공해 관심을 끌고 있다.

한국생산기술연구원은 해군 3200t급 구축함 광개토대왕함의 손상된 디젤엔진 부품을 금속 와이어 3D프린팅 기술로 재생하는 데 성공했다고 10일 밝혔다. 광개토대왕함은 1998년 실전 배치된 제1호 한국형 구축함이다. 2021년 최신 전투체계로 성능을 개량한 후 함대 지휘함으로써 중추적인 역할을 수행 중이다.

다목적 구축함 1번함인 광개토대왕함은 1996년 10월 28일 진수했다.

손상된 부품은 엔진의 감속기 역할을 하는 디젤엔진 클러치 잠금장치다. 엔진 회전에 의해 주변 부품과 접촉·마찰하면서 표면이 마모돼 교체가 필요한 상황이었다. 그러나 주문 생산 방식으로 조달할 경우 발주 및 납품까지 3개월 이상 걸리는 문제점이 있었다. 차선책으로 긴급 수리를 시도했지만, 손상 부위의 폭이 좁고 얇아 기존 용접기술로는 부품의 형상 변형 없이 수리하기 어려웠다.

생기연의 이협 박사 연구팀은 해군군수사령부 정비창으로부터 해당 부품의 수리 요청을 받은 후 금속 와이어 3D프린팅 기술을 적용해 문제를 해결하는 데 성공했다. 금속 와이어 공급기 및 레이저를 탑재한 로봇 팔이 와이어를 레이저 빔으로 녹여 붙여 3차원 형상을 만드는 기술이다. 연구팀이 국내 최초로 개발했다.

기존의 용접 수리 방식은 부품에 열이 과도하게 축적돼 형상이 뒤틀리는 위험을 안고 있다. 연구팀이 개발한 금속 와이어 3D프린팅 기술은 레이저 빔을 정밀하게 제어하며 형상을 복원하기 때문에 부품의 열 변형을 억제할 수 있다. 연구팀이 금속 와이어 3D프린팅 기술로 신속하게 수리를 완료한 부품은 해군정비창으로 옮겨져 후처리 공정-디젤엔진 결합-시운전 평가를 거쳐 성공적으로 정비를 마쳤다. 이렇게 수리하는 데 걸린 시간은 하루에 불과하다. 3개월간의 부품 조달-제작-납품 기간 동안 어쩔 수 없이 발생하는 해군 전력 공백을 3D 프린팅 기술이 막아준 셈이다.

앞서 생기원은 2018년 7월부터 국방 분야의 금속 3D프린팅 기술 도입을 위해 협력해 왔다. 지난해 10월에는 ‘국방부품 3D프린팅 기술개발 업무협약’을 체결하고 해군정비창에 대한 3D프린팅 기술 적용을 확대해 왔다.

이 박사는 "군 무기체계 노후화로 국방 부품의 재생정비 수요가 늘어나는 추세"라면서 "3D프린팅 기술은 다양한 품목의 신속 제조에 강점을 갖고 있어 국방부품의 재생 정비 긴급 수요를 충족시키는 핵심기술로 자리 잡을 것"이라고 말했다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr