5m급 선박 프로펠러도 ‘3D프린팅’으로…UNIST·쓰리디팩토리, 제조혁신 시동

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5m급 선박 프로펠러도 ‘3D프린팅’으로…UNIST·쓰리디팩토리, 제조혁신 시동:울산광역매일

110억원 투입해 대형 기자재 실증
AI·적층제조 기술로 생산기간 단축
한미 조선협력·해외시장 진출 기대

울산의 산학협력이 대형 선박 기자재 제조방식의 혁신으로 이어질 전망이다.

UNIST(총장 박종래) 3D프린팅 융합기술센터와 UNIST 창업보육기업 ㈜쓰리디팩토리(대표 최홍관)가 5m급 선박용 대형 프로펠러를 금속 3D프린팅으로 제작하고 성능 검증과 선급 인증까지 추진한다.

UNIST와 쓰리디팩토리는 산업통상자원부 ‘2026년도 제2차 조선해양산업기술개발사업’에 최종 선정됐다고 7일 밝혔다.

과제명은 ‘금속 적층제조 특화설계(DfAM) 기술 기반 5m급 선박 핵심 기자재 제작 기술개발 및 검증’이다. 연구 기간은 54개월이며 정부지원연구개발비 85억원을 포함해 총 110억원이 투입된다.

이번 사업의 핵심은 기존 대형 선박용 프로펠러 생산방식을 바꾸는 것이다. 현재 대형 프로펠러는 주로 모래로 만든 주형에 녹인 금속을 부어 제작하는 사형주조 방식이 활용된다. 이 방식은 제작 기간이 길고 소재 손실과 후가공 부담이 큰 데다 설계 변경에도 유연하게 대응하기 어렵다는 한계가 있다.

연구진은 이를 개선하기 위해 금속 와이어를 아크열로 녹여 층층이 쌓는 ‘와이어 아크 적층제조(WAAM)’ 기술을 적용한다. 금형 없이 복잡한 형상을 구현할 수 있어 제작 기간을 줄이고 소재 활용률을 높일 수 있다는 게 연구진의 설명이다.

특히 UNIST는 프로펠러 블레이드의 복잡한 곡면과 위치별 두께를 정밀하게 구현하는 적층제조 특화설계(DfAM) 기술 개발을 주도한다. 설계·적층·검사 데이터를 AI로 분석해 적층 과정에서 발생하는 열변형과 잔류응력을 예측하고, 제품의 뒤틀림을 사전에 상쇄하는 ‘역변형 보정’ 기술도 개발한다.

단순히 시제품을 제작하는 데 그치지 않고 실제 크기의 제품을 대상으로 성능 검증과 선급 인증까지 추진해 현장에 적용할 수 있는 자율제조 공정으로 고도화한다는 계획이다.

사업화 가능성도 주목된다. 디지털 설계 데이터를 활용하는 적층제조 기술은 필요한 부품을 현장에서 신속하게 생산할 수 있어 선박·함정의 유지·보수·정비(MRO)와 단종 부품 조달 등에 활용할 수 있다.

특히 한미 조선산업 협력 확대에 따른 해외시장 진출 가능성도 커지고 있다.

앞서 UNIST와 쓰리디팩토리는 지난달 23일 미국 워싱턴 D.C.에서 열린 ‘한미 조선해양 산업기술 협력센터 개소식’과 ‘한미 공동 R&D 기술교류 포럼’에 참석해 금속 적층제조 기술과 AI 기반 자율제조 역량을 미국 해군 및 현지 조선업계 관계자들에게 소개했다.

개발 기술이 선급 인증을 획득할 경우 미 해군 함정 부품 조달망 진입과 현지 조선시장 진출에도 새로운 기회가 열릴 것으로 기대된다. 한미 조선협력 구상인 ‘마스가(MASGA)’를 뒷받침하는 실증 모델로도 활용 가능성이 거론된다.

울산시도 후속 사업화와 해외 판로 개척을 지원할 예정이다. 울산시는 지역 조선산업 기반과 UNIST의 연구역량, 기업의 사업화 역량을 연계해 기술개발 성과가 지역 기업의 해외 수주와 일자리 창출로 이어질 수 있도록 산학연 협력을 강화한다는 방침이다.

김남훈 UNIST 3D프린팅 융합기술센터장은 “이번 과제의 핵심은 5m급 부품 제작을 넘어 DfAM과 AI 기반 역변형 보정 기술을 실물 규모에서 검증하는 것”이라며 “울산의 조선산업 기반과 UNIST 연구 역량을 결합해 해양 기자재 제조의 새로운 기준을 만들고 한미 조선협력의 대표 기술 모델로 발전시키겠다”고 말했다.