두산중공업이 금속 3D프린팅 기술로 찍어낸 부품을 실증 발전 설비 1호기 제작에 활용했다. 실증 1호기란 시제품 다음 단계로 실제 현장에서 가동하기 이전 성능 평가 과정에서 만드는 기기다. 국내 중공업 업계에서 3D프린팅 기술을 기능성 부품 제작에 활용한 건 처음이다.
28일 두산중공업에 따르면 회사는 금속 3D프린터로 가스 터빈 연소기 부품을 제작했다. 외관 확인을 넘어서 부품으로서 기능을 수행한 것이 핵심이다.
중공업 부품은 설계가 복잡하고 경공업 대비 제조 공정 단가가 비싸다. 치명적인 안전 문제와 직결되는 만큼 내부 부품은 엄격하고 높은 기준과 신뢰도를 요구한다.
지금까지 중공업 부품 제조 과정에서 3D프린터 활용은 목업 작업, 외관 확인용으로 종종 이뤄졌다. 이번 사례는 금속 3D프린터로 찍어낸 부품이 기기 내부에 들어가 기능을 한다는데 의미가 남다르다.
두산중공업에 따르면 3D프린팅 기술을 활용하면서, 이전 금속을 용해해 부품을 만드는 주조 방식 대비 질소산화물 배출이 40% 이상 줄었다. 산업 현장에선 유해물질인 질소산화물 저감이 중요한 화두이다. 납기도 20% 이상 단축했다.
연소기와 터빈 부품 개발 과정에서 프로토타입 제작과 설계 검증 기간을 20% 이상 줄였다.
중공업 설비는 기업과 기업간거래(B2B) 사업으로 고객사 요구에 최적화한 설비를 제작해야한다. 설계 변화가 더 자유로운 3D프린팅 적용이 적합하다는게 회사 측 설명이다.
3D프린터를 활용하면 복잡한 설계 부품도 비교적 쉽게 구현할 수 있다. 높은 정밀도를 요구하는 부품을 제작하는데도 적합하다.
보통 중공업 기계 결함은 결합 부분에서 많이 발생한다. 3D 프린팅을 활용한 부품은 이음새 굴곡이 없는 '심리스(seamless)'를 구현한다. 연결 부품을 일체화 하면서 결합상 오류를 줄일 수 있다. 설비 검사 과정에서도 부품이 일체화 되면서 시간과 비용을 단축했다.
두산중공업은 발전 분야 중에서 가스 터빈 부품 보수와 증기 터빈 부품 제조에도 3D프린팅 기술을 적용하기 위해 기술 개발을 이어간다.
두산중공업 관계자는 “금속 3D프린팅은 초기 설비 투자가 필요하지만 전체 기기 라이프 사이클을 따지면 훨씬 더 효율적인 제작 방식”이라면서 “회사는 대형 부품 제작에도 금속 3D프린팅 적용을 검토한다”고 말했다.
박소라기자 srpark@etnews.com