UNIST·쓰리디팩토리, 5m급 선박 프로펠러 3D프린팅 세계 첫 실증

총 110억원 투입… 특화설계·AI 보정·선급 인증 전 주기 기술개발

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모래 주형에 쇳물을 부어 만들던 5m 크기의 대형 선박 프로펠러를 금속 3D프린팅과 인공지능(AI) 기술로 제작하는 세계 첫 실증 사업이 울산에서 추진된다.

UNIST(울산과학기술원) 3D프린팅 융합기술센터와 창업보육기업 쓰리디팩토리가 산업통상자원부의 '조선해양산업기술개발사업'에 최종 선정돼, 5m급 대형 프로펠러의 금속 적층제조(3D프린팅) 실증에 착수한다.

국비 85억 원을 포함해 총 110억원이 투입되는 이번 사업은 실물 제작부터 선급 인증까지 전 과정을 아우르는 세계 첫 시도다.

UNIST와 쓰리디팩토리 관계자들이 지난달 23일 미국 워싱턴 D.C.에서 열린 ‘한미 공동 R&D 기술교류 포럼’에 참석해 주요 관계자들과 기념촬영하고 있다. UNIST 제공

핵심은 공정의 패러다임 전환이다. 그간 대형 프로펠러는 모래로 틀을 만들고 쇳물을 붓는 사형주조 방식으로 생산됐다. 이 방식은 제작 기간이 길고 금속을 깎아내는 후가공 과정에서 버려지는 재료가 많아 효율성이 떨어졌다.

연구진은 금속 와이어를 아크열로 녹여 쌓아 올리는 'WAAM(와이어 아크 적층제조)' 방식을 도입했다. 별도의 금형이 필요 없어 제작 기간을 대폭 줄일 수 있고, 필요한 부분만 적층해 재료 소모를 최소화한다.

기술의 성패는 열에 의한 뒤틀림 제어에 달렸다. UNIST는 거대한 날개의 곡면을 정밀하게 구현하는 적층제조 특화설계(DfAM)를 맡는다. 적층 과정에서 발생하는 열변형 데이터를 AI로 분석한 뒤, 뒤틀릴 위치를 미리 계산해 역으로 보정하는 기술을 적용한다.

이번 기술 개발은 단순한 공정 혁신을 넘어 미국 함정 MRO 시장 진출을 염두에 두고 있다. 디지털 도면만 있으면 현장에서 즉시 부품을 제작할 수 있어, 단종 부품 조달이나 긴급 수주에 유용하기 때문이다. 실제로 양측은 지난달 미국 워싱턴 D.C.에서 열린 한미 공동 포럼에 참석해 미 해군 관계자들에게 해당 기술을 선보였다.

김남훈 UNIST 3D프린팅 융합기술센터장은 "핵심은 5m급 거대 부품을 AI 기반 역변형 보정 기술로 실물 검증하는 것"이라며 "울산의 제조 기반과 기술력을 결합해 해양 기자재의 새로운 표준을 만들겠다"고 말했다.

울산시 역시 개발 성과가 지역 기업의 해외 수주와 일자리 창출로 이어질 수 있도록 산학연 협력체계를 전폭 지원한다는 방침이다.

영남취재본부 김수로 기자 relationship6007@asiae.co.kr