인터뷰 금속3D프린팅융합연구단 이창우 단장 금속3D프린팅융합연구단 이창우 단장 대담 : 박상신 편집이사(영남대 교수) 정리 : 양회관 사무국장 8 기계저널
Q 귀융합연구단과같은융합연구와일반공동연구와차이점은무엇입니까? 현황과함께소개부탁드립니다. 저는금속3D프린팅융합연구단단장을맡고있습니다. 3D프린팅은프린팅소재에따라서크게구분될수있는데저희연구단의명칭에 나타낸것처럼금속소재중심의연구단입니다. 금속소재는장비에의존도가높은플라스틱과달리소재, 공정, 장비의 3D프린팅전주기적인기술이요구되는융합기술로융합연구가필수적인연구분야입니다. 저희금속3D프린팅융합연구단은실용화형융합연구단이며일몰형조직으로출연연간 On-Site 융합연구를통해사업화가가능한기업의대형수요기술을개발하여국가신산업창출지원을목적으로하고있습니다. 형태적으로일몰형 On-Site 조직은용어에서나타낸것처럼사업기간동안만존재하는임시조직으로서사업종료후해산하는조직형태로기존에도시도되었던연구방식입니다. 그러나 On-Site 연구형태는과학기술연구회에서야심차게이번대형융합연구단사업에서처음적용하는형태로참여연구원이주관기관으로이동하여연구하는형태입니다. 즉물리적으로도시간과공간을공유하며연구를수행하는공동연구입니다. 저희연구단은기계연구원을주관기관으로강릉과인천지역의생산기술연구원, 창원지역의재료연구소, 대전지역의전자통신연구원 4개의연구원으로구성된연구단입니다. 주관기관인기계연구원과지역이동일한전자통신연구원은별어려움이없지만강릉, 인천, 창원에거주하시던연구원은가족전체가거주지를이동하거나주말부부를해야하는현실적인문제가있었습니다. 연구단의책임을맡고있는저로서는부담이었으며되도록빨리적응할수있도록신경써야하는부분이었습니다. 그러나같은시간과공간을공유하며 이창우 2015 년 12 월 29 일금속 3D 프린팅연구회현판식 2017. 4., Vol. 57, No. 4 9
인터뷰 금속 3D 프린팅융합연구단이창우단장 연구하는것은빠른의사결정과효율적인면에서연구시켜직간접적으로생산과소비에변화를가져왔습니단의성과를높이는데장점을가지고있습니다. 다. 그러나미래학자들이예견한 3D프린팅에의한획기본연구단은 2015년 9월에선정되어 2015년 10월 15 적인생산방식과소비의패러다임의변화는, 지금의일에계약하고 12월 29일에국가과학기술연구회이사 3D프린팅속도, 품질, 가격을고려할때많은시간이소장님과 4개참여연구기관원장님그리고내외귀빈을요될것으로예상됩니다. 모시고현판식을가지고본격적으로연구단이출범되어많은사람들이국내 3D프린팅산업의중심이금속약 1년 5개월연구를수행하였습니다. 금속3D프린팅은소재가될것이라고말합니다. 저도동의하면서막중한크게 DED(Directed Energy Deposition) 와책임감을가지게됩니다. 왜냐하면현재까지연구개발 PBF(Powder Bed Fusion) 방식으로나뉩니다만본연사업중에서가장큰사업의책임자이기도하고 3D프린구단에서는여기에 ME(Material Extrusion) 방식을팅연구에많은투자가되었지만확실한상용화성과를추가하여세가지방법의프린팅장비, 공정, 소재모두보여주지못했기때문입니다. 3D프린팅이상용화가능를개발하는종합적인연구단입니다. 각방식의장단점한기술인지확신을가지지못하는사람들이있고, 그은많은문헌에서취급하고있어서자세한언급은피하때문에기술개발투자를계속해야하는지에대해서회겠습니다. 의적이기도합니다. 3D프린팅관련회의를참석해보면 Q 많은사람들이 3D프린팅의현재보다는미래가능성에 3D프린팅기술이여러산업분야에서본격적으로활대해서이야기합니다. 저는이시기는지났다고생각합용되면생산과소비에있어서도대변혁이현실화될니다. 이제는가능성이아니라성과를보여줄때라고생것이란말을들었습니다. 실제로일반인들이생산제각하고있기때문에경제성을고려한사업성에치중하품을생활에서직접활용할수있을때까지많은시간고있습니다. 많은일반인들이잘못알고있는것은 3D 이필요하지않을까생각되는데최근성과등에대해프린팅공정이기존공정에비해서 싸고빠르다 는것공개해주십시오입니다. 3D프린팅공정은일부공정에서만 싸고빠른 공정이고대부분은 비싸고느린 공정입니다. 때문에 3D프린팅제품은크게소비재와생산을위한부현재까지 3D프린팅이생산공정에적용되는사례가적품으로나누어생각해볼수있을것같습니다. 습니다. 그런데왜많은나라에서계속 3D프린팅을연 소비재의경우는의료분야의개인맞춤형제품등으로구하느냐는의문점을가지게됩니다. 저는그이유를세 1-2년안에제품으로출시될것으로예상되어많은시간이필요하지는않을것같습니다. 생산을위한부품은직접소비자가사용하지는않지만금형과같이소비재를생산하기위한부품을말합니다. 초기 3D프린팅을활성화시킨시작품제작은개발공정을단축시키고제 품단가와개발기간을단축 본연구단에서개발한신공정 Test 용 PBF 장비및프린팅결과 10 기계저널
가지정도로생각합니다. 첫번째는현재의기술로기존공정에비해서우위를가지는분야를찾아낼수있다. 두번째는현재의 3D프린팅공정을싸고빠르게발전시킬수있다. 세번째는제작자유도가높은 3D프린팅공정의장점을활용하여제품성능을극대화한설계를통해생산공정에활용할수있다. 이러한 3가지가능성때문에 3D프린팅공정을제조업의경쟁력을높이는기술로세계각국에서연구하는것으로생각됩니다. 첫번째사례의대표적인것이시제품제작과대형주물용주형제작입니다. 두번째사례는고속 DLP 3D프린터개발입니다. 아직만족할만한수준은아니지만지속적인원천연구가필요한분야입니다. 세번째는 GE의연료노즐, 임플란트, Conformal Cooling Channel을가지는금형입니다. 첫번째사례는현재의 3D프린팅기술만으로는기존생산공정보다가격경쟁력을가지는분야를찾는것이매우제한적이고, 두번째사례는생산속도나가격을획기적으로절감하는기술로파급효과는가장크지만 3D프린팅공정자체를변경하는원천기술이기에단기간에성과를도출하기는어려운분야입니다. 세번째사례는 GE에서 3D프린팅으로개발한연료노즐에서보여준것처럼 3D프린팅기술을양산에적용시키는모델입니다. 상용화를위한본연구의기획단계에서부터현재의 3D프린팅공정으로, 양산에적용가능 한분야로기존의생산방식에서도생산단가가높은금속재료에국한시켰습니다. 분야는국방, 발전, 항공, 의료, 금형과같이부가가치가높은다섯가지분야를검토하였습니다. 국방, 발전, 항공분야는 3D프린팅에매우적합한분야이나신뢰성이중요한분야로서단기간에신뢰성을인정받기어려운분야이기때문에 3년이내에실용화를위한이번연구에서는배제하였습니다. 특히항공분야는신뢰성이나성능검증이국내가아닌 GE, 보잉, 록히드마틴, 롤스로이스와같은선진사에의해서결정되는분야로서시장진입에더많은시간이요구될것으로예상됩니다. 의료는 PBF 방식으로주로제작되는분야로서잠재시장이크고세계적으로기술개발초기단계로기술선점이가능한분야입니다. 또한국내의료 Data Base 체계가비교적잘되어있어서인프라가우수합니다. 본연구단에서는이러한점을최대한이용하여 PBF 방식으로임플란트를상용화분야로설정하고연구를수행하고있습니다. 여러임플란트중에서도두개골과무릎관절을선택했습니다. 두개골은하중을받지않으며쉽게적용이가능한부분으로, 적용가능성을평가하고대중홍보효과를고려하여선정하였고무릎관절은가장큰시장을형성하고있기때문에선정하였습니다. 본연구단에서는앞에서언급한것처럼장비, 공정, 재료를 2016 년 4 월 3D 프린팅을이용한 60 대여성환자두개골이식성공 800*1000*1000 mm DED 장비 2017. 4., Vol. 57, No. 4 11
인터뷰 금속 3D 프린팅융합연구단이창우단장 모두개발하고있습니다. 장비는정밀도향상을위해 Real Time Scanner-Stage 기술을이용한새로운방식의 PBF 장비를개발하고있으며이를위해테스트장비를구축하여신공정을시험하고있습니다. 공정개발을위해서기존의선진장비를구축하였으며 2016년생산기술연구원에서 60대여성환자에게두개골이식에성공하였고무릎관절은계속적으로연구를수행하고있습니다. 또한재료는임플란트에주로사용되는티타늄분말제작설비를구축하고있으며미세분말제작이가능하도록설계하여 PBF에주로많이사용되는직경 45μm구형미세분말제작기술을확보하여분말가격을현재가격의절반수준으로낮추는연구를진행하고있습니다. 금형분야는약 10조원의시장규모를가지는국내시장을고려하면매력적인분야입니다. 금형중에서사출금형은액상의플라스틱이고체화되기위한냉각시간이필요합니다. 3D프린팅을활용하여 Conformal Cooling Channel을가지는금형은기존의냉각시간을획기적으로개선하여생산성향상을기대할수있습니다. 본연구단은이러한산업적기술적상황을고려하여임플란트와금형분야를상용화를위한타깃으로연구를수행하고있습니다. 금형은주로 DED 장비가주로사용되며특히대형금형의경우 Conformal Cooling Channel의효과가뛰어나프린팅영역이 1800*1000*1000 mm인대형 DED 장비를구축하였고 현재금형업체와공동으로금형을제작중에있습니다. Q 향후중점추진방향에대해말씀해주십시오. 어느덧융합연구단이라는배를띄우고 1년 5개월 이지났습니다. 지금저희연구단을쉽게비교하자면이색음식점장사를위해서인테리어공사를막끝내고내일개업하는가게와같은상황입니다. 1년 5개월동안연구원들의헌신적인노력으로장비가 Set-up 되었고기초적인성능평가를통해서손님맞을준비를하고있습니다. 1년 5개월만에생산에투입이가능한장비를 Set-up 하는것이쉽지만은않았습니다. 주인으로서우리가준비한이색메뉴가손님들이어떻게반응할지걱정반기대반입니다. 사업성평가를위해서돈안받고맛평가를했을때에는먹을만하다는평가를받았습니다. 그런데돈을내고음식을사먹겠냐는질문에는의심을받고있는상황입니다. 때문에우선시식을위한기회를많이제공할생각입니다. 즉 3D프린팅공정을적용해서효과를입증해보이는연구를진행할계획입니다. 구체적으로말씀드리면우선시장진입이용이한사출금형에집중하려고합니다. 앞에서언급한것처럼 Conformal Cooling Channel을통한생산성향상이가능하지만 3D프린팅을활용하면대부분가격이상승합니다. 때문에 Conformal Cooling Channel을통한생산성향상이 3D프린팅공정삽입에따르는가격상승보다경제적임을증명해보이겠습니다. 이를통해 3D프린팅을활용한생산기술영역을확대할수있는기반을조성하여우리나라제조업경쟁력강화에일조하겠습니다. 이러한새로운사업에적극적인참여방안으로연구소기업이나창업을통해서양질의일자리를창출하는 노력도병행하려고합니다. Q 끝으로하시고싶은말씀, 또는후배들에게격려의말씀부탁드립니다. 너무자주말하고듣는이야기입니다. 하고싶 은일을해라. 저는 40대초반까지소위이슈가되는분야를쫓아연구했습니다. 열심히도했었던것같습니다. 때문에연구과제를수주하는데큰어려움이없었습니다. 그러나특정분야에전문가가되어있지않았고행복하지도않았던것같습니다. 그러던중개인적인시련이있었고스스로를뒤돌아볼시간을가지며남은연구소생활을어떻게마무리하게할것인가를생각하면서 내가하고싶은연구를하자. 라는결론을내렸습니다. 그런데쉽지않았습니다. 우선내가하고싶은연구가무엇인지찾아내는데시간이걸렸고연구를할수있는여건을만들고기다리는시간이필요했습니다. 무엇보 12 기계저널
다나이가많아서조급함에때를기다리는시간이무척힘들었던것같습니다. 그래서후배들에게되도록빨리자기가하고싶은연구를하라고말하고싶습니다. 저는늦은선택이었지만운좋게기회가주어진것같습니다. 결과적으로는 3D프린팅이라는이슈가되고있는연구를하게되었지만 40대초반까지이슈가되는연구분야를쫓은것이아니라제가하고싶은분야를찾고연구여건을만들며기다렸던것같습니다. 운이좋은것은 제가하고싶은몇가지분야중하나인 3D프린팅이이슈가되었다는것입니다. 조금더욕심이있다면연구단장보다는세부연구책임자면좋겠다는생각을합니다. 상투적인이야기이지만하고싶은일을하면서사는사람이행복하다는것을조금은느끼며살게되었습니다. 그래서후배들에게드리고싶은말은 하고싶은일을해라. 에서조금더잔소리를하면 하고싶은가치있는일을해라. 입니다. 2017. 4., Vol. 57, No. 4 13