생기원, 최고속 타이타늄 'SLM' 공정기술 개발...맞춤형 정밀 부품 제조 가능 작성일 05-29 107 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="2JPsZayjZ2"> <figure class="s_img figure_frm origin_fig" contents-hash="3073bf7b4798ebfaa842a437d426c4d193ab6e6e307e012f37ed0fb5dedd9cc5" dmcf-pid="ViQO5NWAX9" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="SLM 고속 공정기술로 제작한 경량 항공기 부품" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/29/etimesi/20250529180705450bjrr.jpg" data-org-width="225" dmcf-mid="KZPsZayj1f" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/29/etimesi/20250529180705450bjrr.jpg" width="225"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> SLM 고속 공정기술로 제작한 경량 항공기 부품 </figcaption> </figure> <p contents-hash="dc8d3009cd0a6f129ea86392aa3da978256be965e295ad5ada7b6da4e42d31cf" dmcf-pid="fnxI1jYc1K" dmcf-ptype="general">한국생산기술연구원(원장 이상목)이 세계 최고 수준 타이타늄 적층 속도를 구현한 '선택적 레이저 용융(SLM)' 공정기술을 개발했다.</p> <p contents-hash="4ad8bddee45161417572c7092adf0f2fea8b7cd88d0d50ecafbcbbad3d41fb78" dmcf-pid="4LMCtAGkHb" dmcf-ptype="general">생기원은 기능성소재부품그룹 김건희 수석연구원, 신산업부품화연구부문 이호년 수석연구원 공동 연구팀이 타이타늄 소재 적층 속도를 2배 이상 높이는 동시에 품질까지 향상시킨 SLM 공정기술을 개발했다고 29일 밝혔다.</p> <p contents-hash="b8abeaed488ff11562a752b6854312d33c4f4a41cb9641ec8b31298ccc3d2a08" dmcf-pid="8oRhFcHEZB" dmcf-ptype="general">SLM 공정은 금속 분말을 고출력 레이저로 녹이면서 적층하는 3D 프린팅 기술로, 복잡한 형상도 정밀하게 만들 수 있어 첨단 부품 제조에 활용된다.</p> <p contents-hash="1410b5b1b86f8e4f1ba501493889fbb25ced4582c124c9cd267f55984c2e1f3e" dmcf-pid="6gel3kXDYq" dmcf-ptype="general">타이타늄은 강도와 내식성이 우수해 의료 및 항공우주 산업의 핵심 소재로 활용되지만, SLM 공정에서는 적층 시간이 오래 걸리는 단점이 있었다. 또 적층 소재가 두꺼워질수록 에너지가 충분히 전달되지 않아 기공 등의 결함 발생으로 충분한 물성을 확보하기 어려웠다.</p> <p contents-hash="2d378a890cc96cb87d5529cd22717c5e428653fbb751048d832c63ef8a1e9f32" dmcf-pid="PadS0EZwHz" dmcf-ptype="general">연구팀은 단일 레이저 열원만으로 타이타늄을 빠르게 적층하면서 물성 조건까지 충족하는 공정 조건을 개발함으로써 문제를 해결했다.</p> <p contents-hash="d5a64556742e5d0f66a49a3073ce7edf48946876a3df801fd7a35efd120a2014" dmcf-pid="QNJvpD5rZ7" dmcf-ptype="general">먼저 타이타늄 분말이 완전히 녹아 굳는데 필요한 에너지를 계산하고, 레이저 파장을 반영해 에너지 흡수율을 정밀 측정했다.</p> <p contents-hash="f7ab0e2897cf3aee50e1a1763c7853f5c9e3ad69f593515c6611af2ff7afab4e" dmcf-pid="xq3dwVj4Xu" dmcf-ptype="general">이를 기반으로 레이저 출력, 주사 속도 및 간격, 적층 두께 등의 공정 변수들을 조합해 적층에 최적화된 에너지 밀도를 도출해 냈다.</p> <p contents-hash="b0f74e751ef38ab9b5721ec0c27e1f7c5295bf13b444dc864c09d7a5196e164e" dmcf-pid="yDaHBIph5U" dmcf-ptype="general">연구팀은 이러한 공정 최적화를 통해 고속 적층 중 발생하는 주요 결함을 제어하고, 일관된 품질을 위한 공정 데이터베이스(DB)를 구축했다.</p> <p contents-hash="b8266bee9232190ebf58fee9c3dbb7f3c62865f351215ac43e05e596b36c1677" dmcf-pid="WwNXbCUl1p" dmcf-ptype="general">레이저 에너지가 부족할 경우 금속이 완전히 녹지 않아 내부에 빈틈이 생기고, 과하면 표면이 패이거나 기체가 갇혀 강도를 떨어뜨리는 키홀, 표면 팽창, 수축 등 결함이 발생할 수 있다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3413a3cc7a18bdc4cce0114c44e1f02320c69b92e091c4f6f2ebcd86c89c7467" dmcf-pid="YrjZKhuSG0" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="SLM 고속 공정기술로 제작한 맞춤형 인공 흉부 뼈" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/29/etimesi/20250529180706766jmeq.jpg" data-org-width="300" dmcf-mid="9TY4gudzZV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/29/etimesi/20250529180706766jmeq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> SLM 고속 공정기술로 제작한 맞춤형 인공 흉부 뼈 </figcaption> </figure> <p contents-hash="6b1a0d5432aba1affffa28f3ba74edbf62377cc4092b0b7ccd4c62f4f657e8cd" dmcf-pid="GmA59l7vX3" dmcf-ptype="general">연구팀은 각 결함의 발생 조건을 정밀 분석하고, 에너지 밀도와 공정 변수를 실시간으로 자동 조절해 사전에 결함을 차단하는 적층 조건을 수립했다.</p> <p contents-hash="67f22bdb2065d414c902f8ed550b0bdda9907f8e7368845bdf5d7fb114b46541" dmcf-pid="Hsc12SzTGF" dmcf-ptype="general">또 공정 중 발생하는 산화 반응과 고온으로 인해 일부 원소가 증발하거나 뭉치는 조성 변화까지 고려해 타이타늄이 안정적으로 응고되는 공정 DB를 구축했다.</p> <p contents-hash="a5d229cec0db2abf64109ee25279493db2b9dcf5844c1f2a2d8ef1dbd1d5adc8" dmcf-pid="XOktVvqytt" dmcf-ptype="general">이와 함께 적층 중 냉각을 유도함으로써 강도 향상에 유리한 마르텐사이트를 형성하는 데 성공, 타이타늄의 강도와 안정성을 높일 수 있는 미세조직 제어기술도 확보했다.</p> <p contents-hash="b1580898526ee9c9839e054548d829e9e4015ed1b668690dd9d777f8b12ac84c" dmcf-pid="ZIEFfTBWG1" dmcf-ptype="general">아울러 타이타늄 소재 내부의 산소, 철 과 같은 미량 원소를 정밀하게 제어하는 고용 강화 기법을 적용해 합금 없이도 타이타늄 본연의 강도를 높였다.</p> <p contents-hash="27849f8a08f95abf4e2094b2249ddd0e5662c723e8873e08cfb0b194e7eccc41" dmcf-pid="5CD34ybYG5" dmcf-ptype="general">연구팀은 개발한 기술을 통해 5일 이상 걸리던 성인 평균 크기의 흉곽 임플란트 적층 시간을 3일 이내로 줄이는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="cb69658cb589c1b4bf426b5a58f476effa338046243f4b8587da2a6c39cced5f" dmcf-pid="1MfDYnloHZ" dmcf-ptype="general">실험 결과 적층 속도는 시간당 약 37.966㎤/h로, 이전까지 최고 수준이었던 18㎤/h 대비 2배 이상 빨라졌다.</p> <p contents-hash="fccdc7c6d65f509f2cba58f76ceed6520c592b3df183ed9e556656146b91735d" dmcf-pid="tR4wGLSg1X" dmcf-ptype="general">특히 99.98% 이상의 밀도와 670MPa 이상의 인장강도를 유지하는 것으로 나타나 경량·고강도를 요구하는 다양한 타이타늄 부품을 제조할 수 있게 됐다.</p> <p contents-hash="aef1f0539995b3bbf8be5ee74725f8fc98045d95261223d99b6c64abcd882dd1" dmcf-pid="Fe8rHova1H" dmcf-ptype="general">김건희 수석연구원은 “이번 기술로 환자 맞춤형 의료기기 제작 기간을 단축시켜 위급한 환자의 수술 대기시간을 줄일 수 있게 됐다”고 말하며 “향후 알루미늄, 니켈, 철계 합금 등 다양한 금속 소재로 기술을 확장해 의료뿐만 아니라 항공우주, 자동차, 국방 등 첨단 부품분야에 확대하는 후속 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="353b6cfa9e54efa266f0aa6c84ef99e570e0ee2f73a1acb118d7450bc9824c0f" dmcf-pid="3d6mXgTNtG" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 "끌리는 숙취"…'소주전쟁' 유해진·이제훈 흥행파워 한번더(종합) 05-29 다음 전국소년체전서 부산 최고 기록 쏟아져 05-29 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
