3D 프린터로 1m 크기 부품 만든다

원자력연, 기존 기술 2배 수준까지 제작 가능

한국원자력연구원(원장 박원석)은 1m 크기의 대형 부품을 제작할 수 있는 3D 프린터를 개발했다고 24일 밝혔다. 금속 절삭기계 전문 제조기업 씨에스캠(대표 이철수)과 협력한 결과다. 

보통 3D 프린터는 얇게 펼친 분말에 레이저나 전자빔을 정밀하게 조사해 녹이는 분말소결 방식(PFB)을 많이 쓴다. 녹은 분말을 고체화해 겹겹히 쌓아 복잡한 형상의 정밀부품을 만들 수 있으나, PBF 장비로 제조할 수 있는 부품 크기가 최대 0.5m 수준이라는 한계가 있었다. 

한국원자력연구원이 개발한 3D 프린터로 제작한 열교환기 절단면 (자료=한국원자력연구원)

한국원자력연구원 김현길 박사 팀은 프린터 핵심 부품인 레이저 소스와 스캐너 두 세트를 나란히 연결한 병렬 확장 기술을 고안해 문제를 해결했다. 레이저 소스와 스캐너 세트를 각 2개씩 설치해 가용 범위를 넓히면서도, 두 레이저가 중첩되는 부분은 정밀 제어가 가능하게 해 정밀도를 유지했다. 

레이저 소스와 스캐너를 가로와 세로 방향 모두 0.5m씩 추가 연결할 수 있어 향후 1m 이상 크기 부품 제작용 프린터 개발도 가능할 전망이다. 

한국원자력연구원은 이 프린터로 원전 열교환기, 임펠라 등 니켈 합금 소재의 시작품 5종 제조에 성공했다. 단종된 부품의 실물을 스캔해 제조하는 역설계, 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 및 우주용 초소형 원자로 핵심 부품 개발 및 제조에 주력할 계획이다.