中, ‘세라믹 공중 3D 프린팅’ 기술 개발… 무기 개발 가속

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세라믹, 항공·우주 등 첨단산업 필수 소재
정밀·첨단 무기 개발 속도 빨라질 전망

김명준 기자 기자페이지 + 입력 2023-05-15 13:54:28

▲ 3월 세계 최초의 3D 프린팅 로켓 ‘테란 1호’가 플로리다주 케이프 커내버럴 공군 기지 내 발사대로 이동하는 모습. 로이터=연합뉴스

중국 연구진이 별도의 지지 구조물 없이 공중에서 세라믹을 출력하는 3D 프린팅 기술을 개발했다고 14일(현지시간) 홍콩매체 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 보도했다. 세라믹은 구조적인 안정성과 고온에 대한 내열성 등으로 기계 공학 및 전자, 항공·우주 분야에서 널리 사용되는 필수 신소재 공학 소재다.

SCMP에 따르면 중국 장난(江南)대 류 렌 교수가 이끄는 신소재공학 연구진은 프린팅 기계에서 출력되는 세라믹의 응고 속도를 향상시켜 일정 공간 내에서 소재의 자유로운 출력을 가능하게 하는 ‘공중 3D 프린팅’ 기술을 개발했다. 이로써 3D 프린팅 기술 시장에서 우위를 차지하고 있는 중국이 우주·항공 산업 및 무기 개발에 더욱 속도를 낼 것으로 전망된다.

기존 3D 프린팅 방식에서는 기계에서 출력된 세라믹이 굳기까지 시간이 필요해 형상을 유지시키기 위해서는 별도의 지지대를 설치해야만 했다. 지지대를 설치하고 출력이 완료된 후 다시 제거하는 과정에서 시간과 비용이 많이 들어 생산 효율성이 낮았다.

새로운 기술의 핵심은 세라믹 응고 시간의 단축이다. 연구진은 세라믹이 근적외선에 노출될 경우 빠르게 응고되고 강도가 높아지는 특성을 발견했다. 자외선을 이용한 기존 출력 방식에서는 세라믹이 응고되기까지 약 130초가량의 시간이 필요했지만 근적외선을 사용할 경우 3초면 충분했다.

근적외선과 접촉된 세라믹이 출력과 동시에 응고되자 출력물은 공중에서 자체적으로 형상을 유지할 수 있게 됐다. 지지대의 설치가 불필요해지자 출력 과정은 대폭 단축됐고 작업에 필요한 시간과 비용 역시 크게 줄어 생산 효율성이 증대됐다.

공중 프린팅 기술은 다양한 정밀 부품 생산에도 기여할 전망이다. 세라믹은 첨단 산업에 널리 사용되는 신소재지만 충격에 약한 성질로 인해 제조 공정에서 어려움을 겪어왔다. 이번에 개발된 기술은 세라믹의 안정적이고 신속한 출력을 지원해 기존에는 불가능했던 정밀 부품 생산을 가능하게 할 것으로 예상된다.

류 렌 교수는 그의 논문을 통해 “3D 프린팅 기술은 계속해서 발전할 가능성이 있으며 공중 프린팅 기술은 더 많은 혁신을 촉진할 것”이라고 밝혔다.

적층 제조라고도 불리는 3D 프린팅은 입체 도형을 찍어내는 기술로 항공·우주 등의 기계공학뿐만 아니라 줄기세포와 같은 생체 조직이나 기관을 만들어 내는 바이오 분야에서도 사용되는 등 첨단 과학 분야의 핵심 기술이다.

3D 프린팅 기술이 첨단 산업을 주도할 조짐이 보이자 중국은 기술 개발에 박차를 가해 왔다. 2019년에는 3D 프린팅 기술을 이용해 6일 만에 5층짜리 건물을 짓기도 했으며 2028년까지 달의 토양을 원료로 3D 프린팅을 가능하게 해 달 위에 건물을 짓겠다는 우주 개발 프로젝트를 수행하고 있다.

김명준 기자 mjkim@skyedaily.com 기자페이지 +