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통합검색 "항공"에 대한 통합 검색 내용이 2,138개 있습니다
최적화된 결과를 제공하는 필라멘트 와인딩 소프트웨어 캐드필 (1)
최적화된 결과를 제공하는 필라멘트 와인딩 소프트웨어 캐드필 (1)   수소연료전지전기차(FCEV) 안전성에 대한 소비자 관심이 증가하고 있는 가운데 압축수소가스를 저장할 수 있는 연료탱크 제작에도 관심이 집중되고 있다. 기존의 차량용 연료 탱크 경우 금속으로 이루어져 있어서 700 bar 고압의 수소 충전 시 금속 피로도가 발생되어 짧은 수명으로 이어진다. 그러므로 경량화 이점을 가지고 있는 동시에 복원력까지 뛰어난 복합재 형태인 섬유강화플라스틱 소재가 압축수소저장용기에 적합하다. 다양한 환경에서 압축수소저장용기의 안정성을 확보하기 위해서는 제품 설계에 대한 사전 검증 절차가 공정 및 구조 시뮬레이션을 통해 진행되어야 한다. 이번 호에서는 필라멘트 와인딩 공정의 전반적인 절차를 살펴보고, 공정 해석에 필요한 기능을 제공하는 캐드필(Cadfil) 소프트웨어를 소개한다. 배대령 씨투이에스코리아의 책임연구원으로 복합재 성형 및 소재물성 시험 관련 교육 및 기술 지원을 담당하고 있다. 재료연구소에서 4년간 근무하면서 항공, 자동차 분야의 복합재 성형 과제를 다수 수행하였다. 이메일 | drbae@c2eskorea.com 홈페이지 | www.c2eskorea.com   필라멘트 와인딩(filament winding) 공정은 1960년대 초반에 튜브 제작을 위해 처음 도입되었으며, 1970년대 후반에는 컴퓨터로 제어하는 장비를 사용하였다. 1980년대 초반부터는 보쉬, 화낙, NUM 및 지멘스와 같은 회사를 중심으로 CNC 와인딩 장비(제어 장비)가 도입되었으나, 금속 절단과 관련된 분야에 집중되었다. 최근 들어서는 환경 요인으로 인해 자동차 및 항공산업 전반에서 금속 위주의 부품보다는 복합재와 같은 경량화 소재에 대한 투자 및 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 복합재 제조 공정 중 하나인 필라멘트 와인딩이 다시 주목을 받고 있다.   그림 1. 필라멘트 와인딩 공정   필라멘트 와인딩(그림 1)은 회전 맨드릴이라는 제품 형상의 틀 위로 장력 하에 섬유를 감아 복합 구조물을 만드는 자동화된 복합재 제조공정이다. 두 개 이상의 운동 축이 있는 필라멘트 와인딩 장비에 의해 섬유가 감기면서 파이프, 파이프 조인트, 구동 축, 마스트, 압력 용기, 저장 탱크 등과 같은 다양한 제품을 제조하는데 사용된다. 또한, 다양한 유형의 부품 제조에 적합한 필라멘트 와인딩 장비도 동시에 구축되어 있다. 가장 간단한 와인딩 장비의 경우 맨드릴 회전과 캐리지 이동(보통 수평)의 두 축 운동이 포함되어 있다. LPG 또는 CNG 컨테이너와 같은 압력 용기의 경우 4축 와인딩 장비를 사용하는 것이 일반적이다. 축이 4개 이상인 장비는 고급 응용 분야에 사용할 수 있으며, 6축 와인딩 장비는 일반적으로 3개의 선형 축과 3개의 회전 축으로 구성되어 있다. 필라멘트 와인딩의 큰 장점은 연속 섬유를 사용하여 강도와 강성 모두에 대해 우수한 재료 특성을 얻을 수 있다는 것이다. 또한 필라멘트 와인딩은 복합재 제조를 위해 자동화된 프로세스 중 하나이므로 반복성이 높은 고품질 부품을 생산할 수 있다. 최적화된 복합재를 위해 섬유가 감기는 방향을 조절하며 60~80%의 높은 섬유 체적률 및 고품질의 내외부 표면을 제공할 수 있다. 필라멘트 와인딩 공정에 사용되는 재료는 복합재 제조 공정 중에서 가장 저렴하면서 간단한 형태로 이루어져 있으며 다음과 같은 재료가 제품 생산에 적용된다.
작성일 : 2020-07-01
이미지 데이터가 갖는 정보와 그의 활용 (7)
원격탐사 이미지의 활용 지난 호에서는 3차원 이미지 정보의 정의와 특징, 장점과 단점을 소개하고 3차원 이미지 정보의 효율적인 기록, 표현 전달을 위한 정보처리과정의 구체적인 사례를 살펴보았다. 이번 호에서는 원격탐사의 정의와 특징에 관하여 살펴보고 여러가지 원격 탐사방법과 원리를 우리에게 친숙한 자연현상과 동물의 감각기간과의 비유를 통하여 소개한다. 수동적인 원격탐사방법과 능동적인 원격탐사방법의 구분에 관해서도 살펴본다. 원격 탐사 정보의 지리정보시스템(GIS)과의 연계를 통한 활용법에 관하여 함께 생각해 보고자 한다. 지표, 지하, 수중탐사와 더불어 환경 및 우주탐사 영역에서의 활용과 각각의 영역에서 고려해야 할 사항들에 관하여도 간략하게 소개한다.   ■ 유우식 | 웨이퍼마스터스(WaferMasters)의 사장 겸 CTO이다. 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 이메일 | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 원격탐사를 위한 각종 기구들   1. 원격탐사란 원격탐사(Remote Sensing)는 탐사대상에 실제로 접촉하지 않고, 지구 표면(또는 지중, 해수면을 포함)을 측정하여 필요한 정보를 획득하는 수단으로 다양하게 정의될 수 있다. 일반적으로는 인공위성, 항공기, 드론 등을 이용하여 지구 표면 부근을 관측하는 기술을 가리키는 경우가 많다. 원격탐사의 요소기술로는 필요한 정보를 검출하기 위한 센서(Sensor, 또는 관측 장치)와 센서를 상공에 띄우기 위한 비행체가 필요하다. 관측 장비로는 사진, 레이더(RADAR: RAdio Detection And Ranging), LiDAR(Light Detection and Ranging) 등이 사용된다. 비행체로는 드론(Drone), 비행기(Airplane), 헬리콥터(Helicopter), 인공위성(Satellite) 등이 탐사대상과 범위에 맞게 선택되어 사용된다. <그림 1>에 원격탐사의 개념의 이해를 위한 각종 기구들을 예시하였다. 항공기의 위치를 파악하여 비행경로를 추적하기 위한 레이더(Radar), 밤하늘의 별자리를 관측하기 위하여 사용했던 초기의 천체 망원경, 지구 대기권 밖에서 우주를 관측하는 허블 우주 망원경(Hubble Space Telescope)이다. 레이더와 초기의 천체망원경은 지상에 고정되어 있지만 먼 거리에 있는 탐사대상에 접촉하지 않고 탐사대상에 관한 정보를 수집한다는 점에서 원격탐사라고 할 수 있다. 허블 우주 망원경은 지표면의 정보를 수집하는 것은 아니지만 먼 우주에서 도래하는 빛의 정보를 수집해서 탐사대상의 정보를 수집한다는 점에서 원격탐사라고 할 수 있다. 지난 호에서 소개한 3차원 스캔을 통하여 얻은 건물, 지형 등의 이미지 정보 또한 원격탐사 정보라고 할 수 있다. 이처럼 원격탐사의 정의도 다양하게 해석될 수 있으며 활용범위 또한 매우 다양하다. 용어를 바탕으로 해석하기 보다는 작업 내용과 실체를 바탕으로 이해하고 구분하는 것이 중요하다.  
작성일 : 2020-07-01
CADvizor Logic: 클라우드 전장 설계 솔루션
개발 및 공급: 유라 주요 특징: 전장 시스템 및 하네스 엔지니어를 위해 최적화된 회로 설계 전용 솔루션, 학습 및 사용이 쉬워 최적의 적용성 보장, 전장 설계에 최적화되어 빠른 디자인 반응 속도, 자동차/항공/중공업/전기전자 등 하네스가 필요한 모든 분야에 적용 가능, 설계 정보의 직관적인 분석 및 관리가 가능한 클라우드 기반 CAD   그림 1. CADvizor Logic   CADvizor(캐드바이저)는 사용자 중심의 설계 생산성 향상을 위한 합리적인 전장 시스템 및 하네스 설계 CAD이다. CADvizor는 클라우드 CAD로서 UI/UX 최적화 및 Advanced Logic Analysis 기반 특허 기술을 통해 불량률은 최소화하고 설계 속도는 높여주는 설계 솔루션이다. 언제 어디서든 효율적인 설계를 할 수 있도록 최적화된 설계 환경을 제공한다.   CADvizor의 특징 사용자 중심의 디자인으로 최적화된 회로 설계 솔루션 CADvizor는 설계자 중심의 UI/UX를 적용하여 설계 및 편집을 직관적으로 할 수 있다. UI/UX 최적화를 통해 복잡한 인터페이스를 직관적인 화면으로 구성 주요 기능을 사용하기 편리한 위치에 배치하여 반복 작업의 효율성 증가 실시간 설계 정보 동기화를 통해 회로도 사이의 유기적 연동 회로 편집을 쉽고 빠르게 처리 다국어 및 사용자 편의 유틸리티 제공 회로 이름 자동 삽입을 통한 설계 시간 단축 직관적인 심벌 뷰어(viewer) 제공 라이브러리 생성, 변경, 삭제, 단종 이력 및 심볼 형상 관리 제공 듀얼 모니터 및 오피스 스타일의 화면 분할 제공   그림 2. CADvizor 설계 화면   사용자 등록 및 권한 관리 마스터(master) 권한을 가진 사용자는 엔지니어에게 도면 생성 및 편집 권한을 부여할 수 있다. 승인된 BOM, 도면 및 설계 중요 정보는 관련 부서와 공유가 가능하다.   그림 3. CADvizor의 권한 관리   Option String 및 Variant 관리 급격한 전장품의 증가에 따른 설계 및 생산의 복잡성을 CADvizor의 Advanced Logic 특허 기술로 관리해준다. Option String 또는 Variant에 따라 특정 회로를 추출하거나 원가 분석 관리가 가능하다.   그림 4. CADvizor의 Option String & Variant 개념   설계 검증  설계된 도면의 설계 규칙(design rule)을 검사하고 오류 항목을 빠르게 추적 개선할 수 있다. 회로 자동 검증 기능을 통해 휴먼 에러 및 설계 효율을 향상시킬 수 있다.   그림 5. CADvizorj8 설계 검증   전장품 공유 설계 전장품/커넥터 등이 여러 시스템(design)에서 사용될 수 있도록 공유(shared) 기능을 제공한다. 전장품 정보를 공유하기 때문에 시스템 단위로 도면 설계 및 복잡한 시스템을 효율적으로 설계할 수 있다. 회로의 연결관계를 CADvizor 내에서 직관적으로 확인 가능하며, 이를 통하여 빠르게 추적하고 편집 및 변경이 편리하다.   그림 6. CADvizor의 공유(shared) 개념   다양한 포맷의 산출물 생성 산출물은 다른 모듈이나 수작업 없이 도면 검증 후, 자동화 출력이 가능하다. DWG, DXF, XML, 엑셀, PDF 등 다양한 포맷으로 출력 및 공유가 가능하다. Wire List Connector List Option or Variant List Symbol List 기타   그림 7. CADvizor Reports   라이브러리 관리 전장품 라이브러리의 일원화 관리를 통해 설계 오류 방지 및 불필요한 데이터 저장 관리 문제를 해소하고 효율적으로 데이터를 관리한다. 자재 정보의 효율적 공유  생성, 수정, 삭제의 이력 및 형상 관리 자재 정보의 변경 관리 리비전(revision), 단종 제품 관리   그림 8. CADvizor의 라이브러리 & 상세정보   CADvisor의 제품 구성 CADvizor의 주요 모듈 CADvizor는 매우 쉽고 빠르게 설계를 할 수 있도록 도와준다. Logic은 광범위한 회로 설계를 할 수 있는 통합 라이브러리를 구축하고 있으며 이 외에도 다른 모듈을 통해 하네스, Form board, Nail board, 원가 산출 및 분석 모듈을 지원한다.   그림 9. CADvizor의 모듈   CADvizor 솔루션 설계 요구사항 → 설계 → 검증 → 매뉴얼까지 CADvizor는 최소의 데이터 변환을 통한 정확한 설계 정보의 전달을 하는 최신의 클라우드 전장 설계 솔루션이다. CADvizor의 V Cycle은 각 회사에 최적화된 설계 프로세스를 구현할 수 있게 솔루션을 제공한다.   그림 10. CADvizor 플랫폼   CADvizor는 설계 전 영역을 지원하기 위한 설계 솔루션을 제공하고 있다.   그림 11. CADvizor 플랫폼   CADvizor Logic이 필요한 이유 도면 및 라이브러리 데이터 보안 및 자동 백업: CADvizor는 클라우드 서버 베이스 기반으로 암호화 적용 및 분산 서버 시스템을 이용하여 데이터를 안전하게 관리할 수 있다. 도면 정보의 효율적 공유 기반 마련: CADvizor는 서버에서 도면 및 라이브러리 정보들을 관리하기 때문에 여러 사용자가 동시에 정보를 공유하며 동시 설계가 가능하다. 또한, 권한 프로세스를 제공하여 사용 목적에 따라 공유, 생성, 삭제, 편집, 복사, 뷰어 기능 및 이력 관리가 가능하다. 전장 BOM의 체계적인 관리: CADvizor는 Advanced Logic 특허 기술을 통해 특정 사양의 회로도만 추출하여 체계적인 분석 및 전장 BOM 산출이 가능하다. 복잡한 회로 설계에 불편함 개선: CADvizor는 사용자 중심의 최적화된 UI/UX를 적용하며, 신속 정확한 설계 및 산출물을 제공한다. 타사 도면 호환: DWG, DXF, XML, 엑셀, PDF 등 다양한 포맷의 정보 이용이 가능하고, 사용자의 요구사항에 따른 추가 개발 서비스를 제공한다.   기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.
작성일 : 2020-07-01
[칼럼] 산업용 인공지능이란 무엇인가
디지털 지식전문가 조형식의 지식마당   ‘필연적인 것(The Inevitable)’의 저자 케빈 켈리는 미래의 12가지 필연적인 미래 중 두 번째로 ‘필연 미래는 모든 것에 인지화된다’고 짚었다. 수동에서 자동화로 그리고 AI를 통한 인지화(cognifying)된다는 것이다. 모든 것들이 사람처럼 생각하거나 지능을 가진다는 것이다. 그것은 모든 것에 인공지능(AI)이 붙는다는 것이다. 제조 산업에서도 이것은 피할 수 없는 필연적 미래인 것이다. 2017년은 인공지능의 통치 첫 해라고 할 수 있으며, 그 후 모든 것이 가속화되었다. 의료에 의한 질병 진단과 같은 AI 혁신은 끊임없이 부상하고 있다. 이미지 분석, 자율주행 자동차, 안면 인식 지불 및 무인 슈퍼마켓. AI는 비즈니스를 혼란에 빠뜨리고 기업의 새로운 군비 경쟁이 시작되었다.  2017년 AI 분야에 대한 인수 합병 및 투자 규모는 220억 달러에 달했으며, 이는 2016년 구글 알파고가 이세돌을 물리치기 전의 26배에 달했다. 구글 CEO 순다르 피차이에 따르면, AI는 아마도 인류가 일한 것 중 가장 중요할 것이다. 전기나 불보다 더 심오한 것으로 생각한다. 맥킨지(McKinsey) 글로벌 연구소는 마케팅, 공급망 관리에 AI를 적용하고 새로운 판매 방법의 효율성을 높임으로써 향후 20년 동안 2조 7000억 달러의 경제적 가치를 창출할 수 있다고 말한다.    그림 1. 인공지능의 능력   그러나 일반인에게 인공지능의 정의는 아직도 애매모호할 수 있다. 인간의 지능을 디지털 환경의 소프트웨어로 만든 것이라고 할 수 있는데, ‘인간의 지능’이라는 정의 자체가 불분명하다. 학문적으로 연구된 인공지능의 범위는 네 가지로 정의할 수 있다. 전산 소프트웨어를 이용해서 인간처럼 생각하거나 행동하는 것(thinking humanly, acting humanly), 논리적으로 생각하거나 논리적으로 행동하는 것(think rationally, acting rationally)이다. 인공지능의 기본 정의는 인지(cognition), 지각(perceptivity), 이해(understanding), 학습(learning), 추론(reasoning), 결정(decision) 등 인간의 지능을 소프트웨어적으로 흉내내는 것에서 출발했다. 인공지능의 기본 분야로는 예측(prediction), 기계학습(machine learning), 심층학습(deep learning), 검색(searching), 최적화(optimization), 추론(reasoning), 감성처리(sensibility processing), 자연어 이해(natural language understanding), 지식표현 및 축적(knowledge representation and accumulation) 등이 있다. 또한 응용분야는 게임(game), 고장예측 및 진단분석(fault prediction and diagnosis analysis), 지능형 로봇(intelligent robot), 음성인식(speech recognition), 패턴인식(pattern recognition), 지능형 차량(intelligent vehicle), 전문가 시스템(expert system) 등 무궁무진하다.   그림 2. 산업 인공지능의 정의   산업용 인공지능(industrial AI)의 정의는 무엇일까? 산업용 인공지능의 정의는 기업의 물리적 운용(physical operation)과 물리적 시스템(physical systems)에 연관된 모든 인공지능이라고 할 수 있다. 여기서 물리적 운영에는 물류(logistics), 자산관리와 유지보수(asset management and maintenance), 생산과 조립(production and assembly), 시설(facilities) 등이 있으며, 물리적 시스템은 차량군(fleet), 센서와 디바이스(sensors and devices), 기계도구(machine tools), 산업용 로봇(industrial robots), 생산라인(production line), 개발 자산과 기반(develop assets and infrastructure), 공기조화기술(HVAC) 등이 있다.    표 1. 인공지능과 산업용 인공지능의 차이점   산업용 인공지능의 가치를 보면 시간 경과에서 최고의 성능을 보여준다. 전문가의 경험(expert’s experiences)은 어느 시점에서 단절되어 버린다. 그리고 규칙 기반의 전문가 시스템(rule based expert systems) 역시 지속적인 업그레이드가 필요하다. 기계학습 역시 과거 데이터 기반에 의존하기 때문에 최적의 성능을 보여주지 못한다.    그림 3. 산업 인공지능의 성능   산업용 인공지능과 일반 인공지능은 다른 분야와 유사하게 학문적 지식은 공유하지만 서로 많은 점이 다르다. 현재 일반 인공지능 전문가들이 산업분야에서 인공지능 적용에서 고전하는 이유이다. 그러면 우선 산업용 인공지능의 가치와 시장은 어떤 것이 있을지 알아야 한다. ‘산업 인공지능(Industrial AI)’이라는 책의 저자인 제이 리(Jay Lee)는 산업 정보 시스템의 정의에 대해서 학계와 산업계의 의견이 다르다고 짚었다. 일부는 산업 인공지능을 특정 기술이나 솔루션으로 정의하려고 시도했지만, 산업 시스템에 필요한 인공지능의 종류와 같은 몇 가지 근본적인 문제를 무시한다고 한다.   우선 이전의 방법으로 아직 해결되지 않은 문제와 과제가 무엇일까? 그것을 산업용 인공지능이 해결할 수 있을까? 하는 것이다. 이런 질문을 정리해 보면, 일반적으로 사분면 그래프를 사용하여 제조 시스템의 문제를 분류할 수 있다. 한 면은 문제가 가시적이거나 보이지 않는 것으로 분류할 수 있고, 다른 한 면은 문제를 해결할 것인가 아니면 문제를 피하거나 예방할 것인가이다.   우선 산업용 인공지능 분야에서 문제 해결 유형을 4가지로 분류해 본다. 우리는 문제가 발생할 때까지 기다렸다가 또는 눈에 보이면 해결하거나, 아직 보이지 않는 동안 문제가 발생하기 전에 피할 수 있다. 예를 들어 기계식 절삭 블레이드가 파손될 때까지 기다렸다가 교체하거나, AI를 사용하여 남은 수명을 분석하고 진동이나 기타 데이터에 따라 중단되기 직전에 교체하는 것의 차이점이 있다.   그림 4. 산업 인공지능의 4가지 기회 공간과 전략 그리고 방법론   ① 공간은 발생한 적이 있는 문제를 해결해야 하는 것: 지속적인 향상과 표준작업을 통한 문제 해결 ② 공간은 발생한 적이 있는 문제를 회피해야 하는 것: 새로운 부가 가치를 위해서 새로운 지식과 기술을 활용  ③ 공간은 발생한 적이 없는 문제를 해결해야 하는 것: 발생한 적이 없는 문제에 새로운 방법이나 기술을 활용 ④ 공간은 발생한 적이 없는 문제를 회피해야 하는 것: 발생한 적이 없는 문제를 스마트한 정보를 사용해서 가치 창조  ① 공간에서 ② 공간으로 이동하는 방법론: TPS(도요타 생산방식), Lean, 6-Sigma ② 공간에서 ③ 공간으로 이동하는 방법론: 고장진단 및 건전성관리(PHM: Prognotics and Health Management), Machine Learning, Data Mining ③ 공간에서 ④ 공간으로 이동 방법론: Digital Twin, CPS 현업에서 제조 시스템의 지능형 변환을 위한 기술 요소는 데이터 기술(DT), 플랫폼 기술(PT), 분석 기술(AT), 운영 기술(OT)의 네 가지 구분할 수 있다. 산업용 AI가 성공하려면 생산 공정의 실시간 데이터를 센서와 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC) 및 기타 시스템을 통해 수집하고, 산업용 사물 인터넷(IIoT)의 메커니즘과 결합하여 산업용 AI 인프라를 효과적으로 개발해야 한다.   그림 5. 애플리케이션의 범위   산업 인터넷 기술의 미래 방향은 경험 기반 의사 결정에 대한 의존에서 데이터 중심 또는 증거 기반 의사 결정으로 나아가면서 산업 프로세스 및 제품을 혁신하는 것이다. 이 과정을 통해 산업용 인공지능이 전통적인 산업 시스템의 디지털화를 향상시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.  전통적인 AI의 원동력은 인간의 활동, 사회 및 금융의 다양한 요구에서 비롯되며, 사회적 요구와 관심에 의해 구동되는 새로운 응용 프로그램을 생성하는 것이다. 반면 산업 AI는 엔지니어링 시스템의 신뢰성, 정확성, 효율성 및 향후 최적화를 개선하기 위해 수렴적으로 작동하는 포괄적이고 체계적인 방법론이다.   현재 산업용 AI는 기계 모니터링, 운송 연료 효율, 엔진 건강 관리, 유전 및 정유 안전 및 신뢰성 관리, 건강 관리 시스템의 원격 유지 관리와 같은 분야에서 산업 전반에 걸쳐 점차 적용되고 있다. 그러나 이러한 발전에도 불구하고, 시스템 엔지니어링 개념은 지속 가능한 지식 전달의 기초와 마찬가지로 여전히 부족하다.   ■ 조형식 항공 유체해석(CFD) 엔지니어로 출발하여 프로젝트 관리자 및 컨설턴트를 걸쳐서 디지털 지식 전문가로 활동하고 있다. 현재 디지털지식연구소 대표와 인더스트리 4.0, MES 강의, 캐드앤그래픽스 CNG 지식교육 방송 사회자 및 컬럼니스트로 활동하고 있다. 보잉, 삼성항공우주연구소, 한국항공(KAI), 지멘스에서 근무했다. 저서로는 ‘PLM 지식’, ‘서비스공학’, ‘스마트 엔지니어링’, ‘MES’, ‘인더스트리 4.0’ 등이 있다.   기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.
작성일 : 2020-07-01
부품제조 혁신에 기여하는 적층제조 특화 설계 기술 ‘DfAM’
3D 프린팅 관련 산업생태계가 장비와 소재에서 벗어나 ‘서비스’ 중심으로 전환되면서 소프트웨어와 관련 응용기술들도 발전하고 있다. 이중에서도 모델링 및 해석을 위한 3D 프린팅 관련 소프트웨어는 제조업 혁신 트렌드에 맞춰 큰 관심을 받고 있다. 특히 적층제조 특화 설계(Design For Additive Manufacturing 이하 DfAM)는 ‘제조업 혁신 패러다임 변화’를 주도할 주요기술로 주목받고 있다.   DfAM이란? 3D 프린팅 기술에 기반한 적층제조(AM, Additive Manufacturing)의 역사는 30년에 불과하다.  기존의 생산제조와는 다른 방식으로 제품을 가공하는 3D 프린팅에서 설계 디자인의 중요성은 더욱 커질 수 밖에 없다. 소재, 장비, 공정, 후처리, 인증·평가 등과 함께 3D 프린팅 제조의 6대 핵심기술로 꼽히는 ‘설계’를 최적화하기 위해 필요한 기술이 바로 ‘적층제조 특화 설계(DfAM)’이다. 시뮬레이션 기반 설계/공정 최적화를 실현할 DfAM 기술 개발 움직임은 세계적으로 이뤄지고 있으며, 특히 미국에서 활발하게 일어나고 있다. 대표적으로는 세계적인 3D 프린터 제조사인 3D 시스템즈(3D Systems), 스트라타시스(Stratasys) 등이 DfAM 기술과 연계한 설계 기술과의 확장/연장에 적극적으로 참여하면서 시장을 리드하고 있다. 미국 다음으로 활발한 나라는 독일을 비롯한 유럽 국가들이다.   이미지 출처 : 3D시스템즈   디지털 디자인 기술의 변화 DfAM은 기존의 기계가공이나 금형으로는 가공이 어려웠던 복잡한 형상의 가공물을 가공할 수 있게 해 준다는 점에서 혁신적인 설계기법으로 인정받고 있다. 코드쓰리 최성권 기술이사는 ‘DfAM’을 주물이나 금형같이 절삭 가공이 아니라 적층을 해서 만드는 새로운 제조 패러다임이라고 소개하며, “새로운 제조 패러다임에 맞는 소프트웨어나 도구가 방법적으로 연구되는데 소프트웨어들이 발전해서 인공지능이나 클라우드 기반으로 소프트웨어를 제공하고 제너레이티브 모델링(Generative modeling)을 통해서 적층구조에 맞는 형상을 만들고 파트를 통합해서 경량화를 하고 비용을 줄이고 생산성을 높이는 것들이 가능하다”고 설명한다. 또 최 이사는 “업계에서는 DfAM 설계를 이제 시작 단계로 보고 있다”며 “그러나 타이타늄과 카본, 알루미늄 소재를 이용해 3D프린팅으로 차체 전체를 만들 수 있는 것처럼 미래의 제조방법은 끊임없이 생겨나고 있으며, DfAM 역시 새로운 하나의 영역이 생겨날 것으로 예상되기 때문에 이에 대비해야 한다”고 말한다.     적층해석(시뮬레이션) 소프트웨어 동향 최근 글로벌 소프트웨어 업계를 중심으로 3D프린팅 혁신설계 기술인 DfAM에 필요한 적층해석 시뮬레이션 소프트웨어의 출시가 가속화되고 있다. MSC 소프트웨어의 ‘시뮤팩트(Simufact)’, 오토데스크의 ‘넬팹(Netfabb)’, 알테어(Altair)의 ‘앰피온(Amphyon)’, 앤시스(Ansys)의 ‘앤시스 애디티브 스위트(Ansys Additive Suite)’ 등이 대표적인 사례이며, 이 외에도 많은 글로벌 기업들이 적층해석 소프트웨어를 출시했다. 국내에서는 수요시장은 증가하고 있으나 소프트웨어 자체 개발 비중은 크지 않으며, 아직까지는 외산 소프트웨어의 의존도가 높은 편이다. 아직까지 국내 3D프린팅 산업은 초기 진입단계로, 관련기업 역시 대표 등 전문인력 1~2명이 전문성과 경험을 보유하고 기술서비스를 제공하고 있는 경우가 대부분이다. 특히 관련 중소기업의 약 50%가 전문 인력 양성에 어려움을 호소하고 있어 3D프린팅의 응용기술 분야인 DfAM 기술경쟁력까지 확보하기에는 더 많은 시간이 소요될 것으로 예상된다.   이미지 출처 : MSC.Softwre   DfAM 경쟁력 확보를 위한 움직임 고강도 경량 우주항공 산업부품, 자동차 및 선박 부품 제조에서 DfAM의 역할은 갈수록 커지고 있다. 세계 각국의 3D 프린터 제작사 및 솔루션 제공업체들이 DfAM 및 응용기술 개발에 집중하고 있는 이유도 여기에 있다. DfAM의 가장 큰 경쟁력은 최적화된 설계를 통해 접합 부위가 없고, 후처리 공정이 불필요하다 보니 원재료의 강성을 그대로 유지할 수 있다. 무엇보다도 최적화된 설계기법으로 소재사용을 최소화할 수 있어서 부품의 경량화 또한 실현할 수 있다는 점이다. 이에 정부는 3D 프린팅 설계 최적화 기술인 DfAM을 기반으로 스마트제조 기술을 개발하기 위한 다양한 기술개발 과제를 지원하고 있다. 이중에서도 산업통상자원부는 최근 ‘3D 프린팅 특화 설계(DfAM) 기반 스마트제조기술개발’ 과제 수행을 위한 업계 선정을 완료하고, 자동차·국방·정밀화학·항공우주·전기전자 등 주력산업 경쟁력 향상에 필요한 부품을 DfAM을 통해 제작할 수 있는 기술 기반 구축에 나섰다. 산업주의 DfAM 기반 스마트제조기술개발 과제는 중소·중견기업을 전자시스템 전문기업으로 육성하기 위한 ‘2020년도 전자시스템전문기술개발사업’의 일환으로 추진됐으며, 이 사업의 목표는 DfAM 6대 기술(표면 미세구조, 다공/경량구조, 일체화, 위상 최적화, 내부구조물, 다중재료 복합적층 등) 확보 및 5대 주력산업과의 융합을 통한 제조산업 경쟁력 제고이다.   이미지 출처 : 한국적층제조사용자협회 3D 프린팅 제트엔진 드론 상용화 설명회   4차 산업혁명이라는 거대 트렌드 속에서 3D 프린팅 제조영역이 확대되고 있는 요즘, 설계최적화를 통해 복잡한 구조의 가공물의 고강성과 경량화를 확보할 수 있는 DfAM 기술은 최적생산, 제조혁신이라는 난제를 해결할 수 있는 중요한 요소기술로 부각되고 있어 앞으로의 기술진화가 더욱 기대되는 분야라 할 수 있다.  
작성일 : 2020-06-26
다쏘시스템, 영국 항공사에 클라우드 기반 항공기 개발 플랫폼 공급
다쏘시스템은 영국 항공사인 버티컬 에어로스페이스(Vertical Aerospace)가 클라우드 기반 3D익스피리언스 플랫폼을 활용해 개인화, 온디맨드를 지원하고 탄소배출 없는 3세대 전기 기반의 수직이착륙(eVTOL) 항공기 모델을 개발한다고 밝혔다. 버티컬 에어로스페이스는 100명의 엔지니어 및 기술 전문가들이 원격으로 작업하는 복잡한 eVTOL 항공기 프로토타입 개발을 효율적으로 관리하기 위해 다쏘시스템의 3D익스피리언스 플랫폼 기반 ‘리인벤트 더 스카이(Reinvent the Sky)’ 산업 솔루션을 활용할 계획이다. 클라우드 기반 3D익스피리언스 플랫폼은 하나의 협업 디지털 환경에서 기업의 설계, 엔지니어링, 테스트 및 제조 업무를 통합하여 최종 설계 및 품질에 이르는 다양한 요구사항을 충족시키도록 지원한다.     지난 2019년, 버티컬 에어로스페이스는 최신 eVTOL 항공기의 비행 영상을 공개한 바 있다. 전기 수직이착륙 항공기인 ‘세라프(Seraph)’는 승객 3명에 해당하는 250kg까지 수용 가능하며, 시간 당 최대 80km의 속도로 비행할 수 있다. 버티컬 에어로스페이스는 3세대 모델의 복잡성으로 인해 부서 간의 협업 기능 뿐만 아니라 전기 시스템, 변경사항 관리, 규정 준수 등을 지원하는 첨단 기술이 필요했다. 이에 따라 고심 끝에 항공, 에너지, 자동차 산업 분야에서 입증된 다쏘시스템의 클라우드 기반 3D익스피리언스 플랫폼을 도입해 자사 비전인 항공 이동의 탄소배출 제로화를 목표로 하고 있다. 다쏘시스템의 데이비드 지글러(David Ziegler) 항공우주 및 국방 산업 부문 부사장은 “버티컬 에어로스페이스와 같은 파괴적인 혁신기업들은 지속가능한 이동수단 및 신규 산업 개척에 대한 비전을 달성하기 위해 클라우드 기반 3D익스피리언스 플랫폼을 활용하고 있다”며, “오늘날 비즈니스 환경은 새로운 업무방식을 재고해야 하는 가운데, 클라우드 기반 3D익스피리언스 플랫폼은 원격 환경에서 고성능, 보안, 효율적인 데이터 접근성을 지원하여 제품 설계 및 엔지니어링을 포함한 가장 방대한 애플리케이션 포트폴리오를 제공한다”고 밝혔다. 버티컬 에어로스페이스의 오웬 톰슨 칠(Owen Thompson Cheel) 비행 시스템 IPT 부서 리더는 “버티컬 에어로스페이스는 재택근무 전환 전 클라우드 3D익스피리언스 플랫폼을 도입하게 된 점을 매우 다행스럽게 생각한다”며, “자사 직원들은 재택근무 중 클라우드 플랫폼을 사용하면서 평소와 동일하게 업무를 수행할 수 있었다. 이는 클라우드를 활용해 업무를 진행한 훌륭한 사례로, 3D익스피리언스 플랫폼은 어떠한 기능의 손실 없이 민첩하고 안전하게 비즈니스 연속성을 효과적으로 유지할 수 있도록 지원했다”라고 전했다.
작성일 : 2020-06-22
지멘스, 전기/전자 시스템 개발 위해 엑셀러레이터 포트폴리오 확장
지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 전기/전자 시스템 개발 기능을 강화한 캐피탈(Capital) 소프트웨어를 발표했다. 새롭게 강화된 포트폴리오는 전기 시스템의 설계, 제조, 서비스를 위한 캐피탈 소프트웨어의 역량에 전기/전자 시스템과 소프트웨어 아키텍처, 네트워크 통신 및 임베디드 소프트웨어 개발 기능까지 확장했다. 캐피탈은 지멘스의 소프트웨어, 서비스 및 애플리케이션 개발 플랫폼인 엑셀러레이터(Xcelerator) 포트폴리오의 일부로, PLM 솔루션인 팀센터(Teamcenter), 기구 설계를 위한 NX 소프트웨어, 로 코드 개발 소프트웨어인 멘딕스(Mendix) 등과 통합된다. 이로써, 지멘스는 최신 스마트 제품을 효율적으로 엔지니어링할 수 있는 포괄적인 전기/전자 시스템 개발 솔루션을 확보하게 됐다. 최신 전기/전자 시스템의 특징은 크게 복잡성의 증가, 전기/전자 및 소프트웨어 시스템에 대한 의존, 강력한 검증 및 추적성의 필요 등으로 특징지을 수 있다. 캐피탈의 전기/전자 시스템 개발 솔루션은 전기/전자 시스템 아키텍처, 전기 시스템, 통신 네트워크, 임베디드 소프트웨어를 포함하고 있어 인터커넥션 과제를 효과적으로 관리할 수 있다.  또한 설계, 제조, 서비스 영역까지 엔드-투-엔드로 통합 지원이 가능해 퀄리티 향상과 비용 절감을 돕는다. 지멘스의 MBSE(model-based systems engineering: 모델 기반 시스템 엔지니어링), MCAD, PLM, 시뮬레이션 및 제조 솔루션과의 통합으로 전체 제품에 대해 폭 넓은 디지털 트윈을 적용할 수 있게 됐다. 이러한 기능통합으로 요구사항 관리, 다중 도메인 기능 모델링, 소프트웨어 시뮬레이션, 애플리케이션 라이프사이클 관리, 제조 공장 시뮬레이션 등의 기능을 강화했다. 고객은 캐피탈 및 지멘스의 모델 기반 엔지니어링 솔루션을 통해 자율주행 제품과 전기 제품을 시장에 출시하는 과정에서 직면한 주요 과제를 해결할 수 있다. 자동차 제조사는 전기/전자 시스템 개발 기능을 이용해 전기 및 소프트웨어 과제 영역에 따라 설계, 제조, 서비스를 구현할 수 있는 아키텍처 설계 중심의 차량 개발 플랫폼을 개발할 수 있다. 항공우주 산업의 회사들은 이러한 아키텍처 중심 접근방식을 이용하여 프로그램 위험을 최소화하고 규정을 준수할 수 있다. 또한 엔드-투-엔드 캡쳐 및 전기/전자 시스템 기능 정의로 초기 시뮬레이션과 검증을 위한 포괄적인 디지털 트윈 생성이 가능하다. 이를 통해 조직은 제품 개발 프로세스 초기에 '시프트-레프트(Shift-Left)'하거나 검증을 진행할 수 있어 제품 개발 속도와 품질을 높이고 출시 기간을 단축할 수 있다. 캐피탈의 모델 기반 접근방식은 제품 최적화, 구현, 인증을 연결하는 디지털 스레드(digital thread)를 통해 높은 수준의 자동화 및 데이터 연속성을 가능하게 한다. 캐피탈은 엔드-투-엔드 플로를 지원하는 것뿐 아니라, 특정 고객 요구에 적용할 수 있는 유연성이 높아 개별적인 작업 방식을 지원함과 동시에 개방형 산업 표준을 지원한다. 캐피탈은 더욱 혁신적인 제품 공급을 지원하는 동시에 설계부터 제조, 서비스 단계에서의 효율성 향상 및 비용 절감을 돕는다. 지멘스는 포괄적인 디지털 트윈 생성과 이를 활용할 수 있는 기술을 제공함으로써, 자동차, 항공우주, 국방 분야를 포함한 산업 전반에 걸쳐 디지털 전환을 지속적으로 추진하고 있다.  지멘스의 마틴 오브라이언(Martin O'Brien) 통합 전기 시스템 사업 부문 수석 부사장은 “지난 20년 동안 캐피탈 포트폴리오는 자동차, 항공우주, 조선해양, 산업 기계와 같이 전기/전자 시스템 개발의 미래를 이끌어가는 다양한 산업에 속한 혁신적 기업의 요구에 맞춰 전략적으로 확장해 왔다. 많은 기업들이 전기 시스템, 네트워크, 임베디드 소프트웨어 개발에 캐피탈 소프트웨어를 사용함으로써 그 혜택을 직접 체험하고 있다”고 말했다.
작성일 : 2020-06-18
인재특별도 경남, 지역인재 양성 위한 거버넌스 구축
경상남도가 도내 대학-기업-연구기관과 함께 지역인재 양성을 위한 거버넌스를 구축했다고 밝혔다. ​ 교육부 ‘지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업’ 공모를 준비 중인 경남도는 6월 12일 지역 대학과 기업, 연구기관 15개 기관과 공모사업 선정을 위해 공동 노력을 약속하는 협약을 체결했다. ​ 이번 <지자체-대학 협력기반 지역혁신 거버넌스 구축 및 상호 협력을 위한 협약>에는 경상대학교, LH한국토지주택공사, LG전자, 한국항공우주산업, 두산공작기계, 두산디지털이노베이션, 지멘스디지털인더스트리소프트웨어, NHN, 다쏘시스템코리아, 포스텍, 센트랄, 이엠텍, 한국전기연구원, 재료연구소, 경남테크노파크가 참여했다.   올해 ‘인재(교육)특별도’를 선언한 경남도는 지역에서 우수 인재를 양성해 기업의 지속가능한 경영을 지원하고 지역민에게는 새로운 일자리를 창출하는 선순환체계 수립을 도모하고 있다. 도는 이같은 계획을 ‘지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업’을 통해 실현하기 위해 지난해 8월부터 ‘지역혁신 플랫폼’ TF와 워킹그룹을 구성해 교육부와 소통하며 공모를 준비해 왔다. ​ 이번 공모사업은 수도권을 제외한 14개 시․도가 경쟁해 7월말 경 3곳이 선정되며 총사업비는 1,500억 원 규모다. 해당 사업은 김경수 지사가 중앙정부에 건의하여 기획됐다. 김 지사는 중앙정부가 개별 대학을 직접 지원하면서 지역의 사정이 반영되지 못하는 한계를 극복하기 위해 이 같은 제안을 했다. 지방정부가 주도해 대학과 함께 지역실정에 맞는 대학교육체계개편 및 인재육성, 기술개발을 추진함으로써 지역발전과 일자리 창출의 선순환 구조를 만들기 위한 복안이다. ​ 김경수 지사는 수도권 집중화 현상이 심화되면서 지역소멸위기가 커지고, 인재들의 수도권과 대도시로 유출이 이어지면서, 기업들까지 떠나는 현상을 지역에서 해결할 수 있어야 한다고 강조했다. 교육부도 이번 사업을 대학지원 차원을 넘어 고등교육체계 개편과 지역발전을 연계하여 국가균형발전을 이루기 위한 장기적인 정책으로 이해하고 사업계획을 수립해 줄 것을 지방정부에 당부했다. ​ 도는 담당 실국인 통합교육추진단과 함께 산업혁신국, 경남테크노파크 등과 협업하며, 지역의 수요와 니즈를 파악하고 인재양성을 위한 방안을 마련해 왔다. 특히 경남창원스마트산단사업단을 통해 산단유치 기업에 필요한 인력 공급, 김해·진주·창원 강소연구개발특구와 관련된 R&D 공동수행, 경남진주혁신도시 이전공공기관과의 협력을 강화해 왔다. ​ 김경수 지사는 “지역혁신은 지방정부와 지역대학·기업 등 관련 있는 지역사회가 공동으로 추진해야 하는 것인데, 그 동안은 관련 있는 중앙부처와만 관계를 맺고 원활한 논의나 프로그램을 만들지 못한 게 사실이다. 지역의 지속가능한 발전을 위해서는 우리지역 산업계 기업들이 지역에서 좋은 인재를 잘 양성해 채용할 수 있는 구조를 만들어야 한다”라고 강조했다. ​ 또한 “코로나 이후 상황이 어렵지만, 단기적인 대처뿐만 아니라 중장기적으로 지역사회 체계를 잡는 것은 꼭 필요한 일이다. 그런 차원에서 지금부터 하나하나 문제를 해결해나가야 하고, 이 지역의 신플랫폼 사업이 성공해야 지역에서도 지금의 제조업 기반을 탄탄하게 지킬 수 있으며 나아가 기업이 더 커 나갈 수 있는 기반이 될 수 있다”며, “지역에서 지역혁신플랫폼 사업을 잘 이끌어주시길 바란다”라고 말했다. ​ 이은진(경남대 명예교수) 경상남도 지역혁신플랫폼 사업총괄책임은 “경상대를 총괄대학으로 지역혁신기관과 함께 워킹그룹을 구성해, 지역수요 기반 인재양성, 지역혁신 신사업 공동개발, 지역혁신플랫폼 정보 공유 및 관리, 구축, 사업 추진하겠다”라고 전했다.
작성일 : 2020-06-13
금속 적층제조 기술의 새로운 물결: 금속 적층제조 방식의 원리와 장단점 비교
금속 적층제조 기술은 대부분 금속 분말을 아토마이저 방식 등으로 급랭하여 구형화된 분말을 대부분 사용한다. Powder Bed Fusion(PBF)과 Directed Energy Deposition(DED) 방식이 대표적으로 널리 사용되며, 박판 기반형은 산업에서 활용도가 매우 낮다. PBF 방식은 금속 장비 중 판매 비율이 90% 이상 차지하고 있는데, 이는 부품의 복잡한 형상 구현이 가능하고 경량화하기에 유리한 방식이기 때문이다. 그러나 최근 합금화된 금속 와이어를 사용하거나(w-DED) 수지와 금속 분말을 혼합하여 필라멘트를 기본 소재로 하는 Material Extrusion(ME) 방식, 그리고 금속 분말을 일정한 두께로 도포하여 바인더를 선택적으로 뿌리는 방식인 바인더 제팅(Binder Jetting) 방식 등이 여러 회사에서 개발되어 시판 또는 출시를 앞두고 있다.   PBF 외 금속 적층의 새로운 트렌드 금속 적층 장비는 레이저, 전자 빔(Electron Beam), 플라즈마 등의 에너지를 사용하여 금속 분말 또는 금속 와이어를 직접 용융시켜 3차원 형상을 제작한다. PBF 방식은 복잡한 형상의 구현이 가능하여 우주항공, 메디컬, 자동차 부품 등에 다양하게 사용되고 있다. PBF 방식은 분말 공급 장치에서 일정한 면적을 가지는 분말 베드에 수십 ㎛의 분말층을 깔고, 레이저 또는 전자빔을 설계 도면에 따라 선택적으로 조사한 후, 한 층씩 용융시켜 쌓아 올라가는 방식이다. PBF 방식은 SLS(Selected Laser Sintering) 또는 SLM(Selected Laser Melting), DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 등의 용어도 혼용되고 있으나 그 원리는 동일하다. DED 방식은 금속 분말을 주로 이용하나 최근 와이어를 사용하는 방식도 보급되고 있다.    와이어를 활용하는 DED 기술 DED 기술은 kW급의 집속된 열 에너지를 사용하여 소재의 용해 및 응고 과정을 통해 3차원 형상을 구현하는 적층기술이다. 즉 레이저빔과 같은 고에너지원의 조사(照射)에 의해 모재 표면에 형성된 용융풀(melt pool)에 외부로부터 분말 소재를 공급하여 급속용융과 응고과정을 거쳐 모재 표면에 새로운 층을 만들고, 이 층을 CAD 데이터로부터 산출된 공구 경로에 따라 반복적으로 적층하여 조형하는 기술이다.  와이어를 이용하는 w-DED 기술은 용접의 원리와 같이 와이어를 용융시켜 용융풀을 형성한 후 기계 가공으로 마무리하는 방법이다. 와이어를 사용하는 경우는 시간당 적층 속도가 대단히 빨라 독일, 미국 등에서 다양한 장비와 제품들이 시도되고 있다. PBF에 비교하여 형상 자유도가 떨어지는 단점이 있지만, 소재 가격도 분말에 대비하여 저렴하고 절삭가공에 비해 저비용으로 부품 생산이 가능하여 방산부품이나 우주항공 분야에서 성공사례가 잇따라 보고되고 있다. DED 기술의 최대 장점은 금속 제품의 조직이 치밀하여 강도 및 연신율 등 기계적 물성이 매우 우수하다. 그러나 복잡한 오버행(over-hang) 구조는 불가능하며, 내부의 중공화가 부분적으로 가능하여 경량화와 구조강성 향상을 위한 적층제조의 장점을 극대화하기는 어려운 단점이 있다.   그림 1. w-DED 방식으로 제작된 하우징. 형상 자유도에는 한계가 있으나 소재 가격이 저렴하고 적층속도가 빠르다.(Formnext 2019의 Gefertec 부스)   Binder Jetting 최근 금속 분말에 바인더를 선택적으로 분사하여 부품을 제조하는 BJ(Binder Jetting) 방식이 선보이고 있다. 이 기술은 엑스원(ExOne), 데스크톱 메탈(Desktop Metal), 엑스젯(Xjet), GE 애디티브(GE Additive) 등 무려 58개사에서 개발 중에 있다. 최근 플라스틱 장비의 대표주자인 HP와 스트라타시스(Stratasys)에서도 개발을 마무리하고 시판 예정으로 있어, 금속 장비 시장의 변화가 예상되고 있다. 이러한 BJ 방식은 전통적인 MIM(Metal Injection Molding: 금속사출성형)과 유사한 형태지만 금형이 필요 없다. MIM의 기본 원리는 바인더와 금속 분말 혼합물을 금형에 주입하여 탈지 후 소결하는 과정을 거친다. 이에 반해 BJ는 5~20㎛ 정도의 분말을 베드에 도포하고 노즐에서 액상 바인더를 레이어마다 선택적으로 분사한 후에 각 레이어마다 열을 이용하거나 별도의 오븐에서 경화한다. 성형 단계 이후에는 MIM과 마찬가지로 탈지(debinding)와 소결(sintering) 과정을 거쳐 최종 부품이 형성된다.  이 공정으로 적용될 수 있는 부품은 생산개수가 많은 소형 제품에 적용될 가능성이 매우 높아 전통적인 분말야금이나 MIM을 대체할 가능성이 높다. 그러나 소형 부품이 아닌 경우 탈지 과정에서 내부기공이 다수 존재하며, 고온/고압 등의 극한 환경에 적용되는 부품의 경우 기계적 강도값이 낮아 엔지니어링 부품에는 많은 한계가 있을 것으로 보인다.  PBF와 같이 금속 분말의 형상과 크기에 민감하지 않고, 고가의 레이저 소스가 필요 없어 장비 가격이 저렴하고, 부품 개당 제조 시간이 단축되어 대량 생산시 양산 가능성은 대단히 높을 것으로 보인다.   그림 2. Metal Injection Molding의 공정. BJ 기술을 활용하면 금속 분말에 선택적으로 바인더를 분사하여 금형 없이 대량생산이 가능해진다.   그림 3. BJ 방식으로 제작된 부품. 한 개의 베드에서 수십 개의 부품 제작이 가능하다.(Formnext 2019의 HP 부스)   Material Extrusion 이 방식은 ABS나 PLA 필라멘트를 사용하는 FDM 방식과 원리는 동일하다. 재료는 금속과 수지의 혼합물을 사용하는 MIM 방식과 유사하며, 통상 20%의 열가소성수지와 80%의 금속 분말을 혼합하여 압출 방식으로 제조된다.  이 방식은 데스크톱 메탈과 마크포지드(Markforged) 등에서 개발한 바 있으며 소재 형태나 적층 방식에는 약간의 차이가 있다. 수지와 혼합된 금속 필라멘트 또는 6mm 봉재는 적층시 필라멘트에 연성을 부여하기 위해 별도의 예열이 필요하고, 서포트를 위해서 세라믹 재료를 동시에 압출하기도 한다. 적층이 완료되면 탈지와 소결 과정을 거쳐 최종 제품이 완성된다. 소재 가격이 다소 고가인 것이 단점이나, 장비 구조가 단순하고 서포트 절단 과정이 쉽다. 기존 PBF에서 적층하기 힘든 자성소재나 구리 등과 같은 고열전도율 소재의 부품 개발이 보다 쉬울 것으로 여겨진다. 이 방식은 BJ와 마찬가지로 소결 과정에서 수축에 따른 기공 및 형상 정밀도에는 문제가 있으나 기능성 시제품, 지그&픽스처, 소형 금형 제작에는 활용될 가능성이 매우 높다.   맺음말 전세계 장비 판매량은 비교적 정밀하고 형상 자유도 구현에 유리한 PBF 방식이 월등히 많다. PBF 방식의 경우 우주항공 분야 및 의료, 산업용 부품에 널리 사용되고 있으나, 장비 및 분말 가격이 다소 높고 적층 속도가 낮아 산업화의 걸림돌이 되고 있다. 와이어를 사용하는 경우  PBF 분말 소재 가격의 절반 수준으로 방산 부품이나 중대형 산업용 부품에 활용될 가능성이 높다.  BJ와 ME의 경우 대형 제품을 제작하기에는 탈지와 소결 공정에서 수축이 일어나고 내부 기공이 문제가 되나, 강도가 중요시되지 않는 각종 지그나 자동차 부품 제작에는 대단히 유리할 것으로 보인다. 따라서 장비의 선택은 각 장비의 장단점과 대상 부품을 선정하여 신중하게 고려해야 것이다. 우리나라 기업과 정부가 3D 프린팅 산업이 본격적으로 뛰어든 것은 불과 6년 남짓한 짧은 역사를 가지고 있다. 많은 전문가들이 적층제조 산업은 기술 출현기를 넘어서 대량생산을 위한 전환기에 있으며, 10년 내 3D 프린팅 기술로 만든 제품이 광범위한 부품에 적용되는 ‘안정기’가 도래할 것으로 예상하고 있다. 우리나라가 선진국과 기술격차가 크다고 하지만 아직 선점되지 않은 많은 분야가 존재한다. 기술 선점이 가능한 유망 기술 분야에 정부의 정책 노력과 더불어 기업의 역량이 집중된다면, 3D 프린팅 산업의 저성장을 넘어 한국이 3D 프린팅 강국으로 올라설 날도 멀지 않을 것이라 기대해 본다.     강민철 3D프린팅연구조합 상임이사     캐드앤그래픽스 2020년 6월호 특집기사에서 적층제조 트렌드와 기술에 대한 더 많은 내용을 볼 수 있습니다.
작성일 : 2020-06-08