기계연-한라이비텍, 10㎝ 넘는 강판 '한방' 용접기술 개발

제품 대당 50억~100억 원...상용화는 지켜봐야

두께 100㎜ 이상 강판을 한 번에 용접할 수 있는 기술이 국산화됐다.

잠수함이나 발사체 외관 등 강철판에 활용 가능하다는 것이 연구진 설명이다.

한국기계연구원 (원장 류석현, KIMM) 부산기계기술연구센터 레이저기술실용화연구실 서정 책임연구원 연구팀과 한국전기연구원, 부경대학교, (주)한라이비텍(주관기관) 연구팀은 국내 최초로 60㎾급 고출력 전자빔 용접시스템 국산화 기술과 고신뢰성 공정 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

한국기계연구원 패밀리 기업인 (주)한라이비텍에 설치된 대형 전자빔용접 시스템.

이 연구성과는 ‘대한용접·접합학회지(Journal of Welding and Joining)’(2023년 12월)에 발표됐다. 이 논문에는 LNG용 고망간 강판에 대한 전자빔용접(EBW) 기술과 하이브리드 레이저-아크 용접 특성 비교가 담겼다. 이 고망간 강판 EBW는 현재 연구가 진행 중이라는 것이 서정 책임연구원 설명이다.
서 책임연구원은 이 논문을 포함해 모두 4편을 발표했다고 덧붙였다.

용접심 자동 추적하는 트래킹 기술도 확보

연구팀은 공동연구를 통해 국산화한 전자총을 탑재한 대형 전자빔 용접 시스템을 설계·제작하고, 100㎜ 이상의 두꺼운 금속부품을 한 번에 용접할 수 있는 기술을 확보했다. 이는 수입 장비보다 50% 저렴하게 장비를 제작할 수 있다. 향후 두께 200㎜이상인 강철판의 소형모듈원자로(SMR) 압력용기를 용접할 수 있는 시스템 국산화도 가능할 것 연구팀은 내다봤다.
연구팀은 대형 전자빔 용접시스템에 전자총과 고전압 장치를 장착한 시스템 제작과 운전도 성공했다고 밝혔다.
또 대형 진공 챔버 내부에서 수행되는 용접 공정을 외부에서 모니터링하고 전자빔 용접선을 자동으로 추적하는 용접심 트래킹 기술도 개발했다.

이 기술은 향후 무인 자율 전자빔 용접 장비에 적용될 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다.

기존에는 국내에서 전자총 등 일부 핵심 장비 개발에 많은 예산이 소요되고, 기술적인 위험으로 대형 전자빔 용접 시스템이 어려웠다. 이 때문에 전자총과 같은 핵심 장비를 독일과 영국, 프랑스, 일본 등에서 수입했다.

한국기계연구원이 개발한 전자빔장비 시스템 구성 설명도.

기계연 서정 책임연구원은 “이번에 개발한 고출력 대형 전자빔 용접시스템 기술과 현재 기계연에서 개발 중인 국부진공챔버 기술을 접목하면 소형모듈원자로(SMR) 압력용기 용접이 가능해진다”고 말했다.

류석현 기계연 원장은 “최근 기계연-부산시-부산상공회의소가 협약한 'SMR 제작지원센터 유치·구축'과 연계해 이번에 개발한 전자빔 용접시스템이 소형모듈원자로(SMR) 제조기술 혁신에 큰 역할을 할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 기술 개발을 주관한 정인철 한라이비텍 대표는 기술 사업화와 관련 "시제품이 아파트 한채 정도 크기이고, 대당 50억~100억 원 정도 된다"며 "납품은 아직 이루어진 것이 없고, 현장 실사도 마무리되지 않았다"고 덧붙였다.

이 연구는 산업통상자원부 제조기반생산시스템기술개발사업 '첨단소재부품용 전자빔 용접장비 개발' 과제의 지원을 받아 수행됐다. 연구기간과 예산은 2020년부터 2023년 3월까지 55억 원이 투입됐다.