에너지Biz 산업 뉴스&피플 금융.부동산 오피니언 전기문화
전력
원자력
에너지
월드뉴스
원자력硏, 세계 최초 ‘3D 프린팅 기반 내열 합금’ 신기술 개발
고온에서 강한 ‘산화물 분산강화(ODS)’ 소재 제조 획기적 발전 이뤄
국방, 에너지, 항공우주 산업 핵심소재로 무한대 활용 가능
[ 해당기사 PDF | 날짜별 PDF ]
기술 개발을 이끈 김현길 책임연구원이 3D 프린터 레이저 조사공정을 지켜보고 있다.
항공기 엔진이나 가스 터빈 부품과 같이 고온의 열을 견뎌야 하는 핵심 부품 소재를 3D 레이저 프린팅 기술을 활용해 손쉽게 제조할 수 있는 신기술을 세계 최초로 국내 연구진이 개발했다.

한국원자력연구원(원장 하재주)은 3D 레이저 프린팅 기술을 활용해 기존 대비 성능은 높이면서도 20배나 빠르게 ‘산화물 분산강화’ 합금을 만들 수 있는 신기술을 세계 최초로 개발했다고 5일 밝혔다.

이 기술은 원천성을 인정받아 현재 국내는 물론 미국, 일본, 유럽(프랑스)에 특허 등록을 완료됐다.

‘산화물 분산강화(ODS, Oxide Dispersion Strengthened)’ 소재는 내열이 필요한 모든 금속 재료에 고온에 강한 산화물을 섞어 만든 합금이다. 이 소재는 현재, 비행기 엔진, 원자로 부품, 가스 터빈, 미사일 노즐 등과 같이 고온 강도와 내열성이 필수적인 국방, 에너지, 항공우주 산업 등에서 핵심 부품으로 광범위하게 사용되고 있다.

원자력연구원에 따르면 기존 ‘산화물 분산강화’ 기술은 금속과 산화물을 파우더 형태로 만들어 혼합한 뒤 추가로 복잡한 공정을 거쳐 만들기 때문에 많은 시간과 비용이 소요된다. 또 초기 재료 단계에서 강화 공정을 진행하기 때문에, 최종 제품을 제작하기 위해서는 이미 강화 공정을 거쳐 강도가 크게 증가된 합금을 재료로 쓸 수밖에 없어 사용자가 원하는 형태의 제품을 만드는데 적잖은 어려움이 있었다.

반면 원자력연구원에서 세계 최초로 개발한 신기술은 최종 제품을 만든 후 제품 금속 표면에 산화물 입자를 도포하고 3D 프린터의 레이저 열원으로 금속을 녹이면서 동시에 산화물 입자를 혼합, 냉각해 금속 내부에 내열층을 만들어내는 방식이다.

산화물 입자를 금속 내부에 고루 분포시키면서 가공 시간과 비용을 기존 기술 대비 1/20로 단축시켰고, 사용자가 원하는 특정 부분만 강화할 수도 있다.

이번에 개발한 ‘3D 레이저 프린팅 기반 산화물 분산강화 기술’은 후쿠시마 원전 사고와 같은 원자로 수소 폭발을 방지하기 위해 개발에 착수했다. 후쿠시마 사고 당시 원자로 내부의 고온으로 핵연료 피복관이 변형·파괴되고 핵연료 피복관이 산화되면서 다량의 수소가 발생, 결국 수소 폭발로 이어졌다.

원자력연구원 측은 ‘3D 레이저 프린팅 기반 산화물 분산강화 기술’을 적용해 제작한 핵연료 피복관은 1200℃의 고온에서도 거의 변형되지 않기 때문에 사고 발생 시 수소 발생을 크게 억제해 후쿠시마 사고와 같은 심각한 사고로 진행되지 않는다고 설명했다. 또 사고 대응시간을 추가로 확보할 수 있어 사고 시 핵연료의 안전성을 5배 정도 강화할 수 있을 것으로 내다봤다.

원자력연구원은 이 기술을 적용한 사고저항성 피복관 개발과 함께 기타 산업 전반에 확장 적용할 수 있도록 기술을 고도화할 예정이다.

‘산화물 분산강화’ 합금을 포함한 내열 금속 시장은 산업 고도화에 따라 지속적으로 확대되고 있는 추세며, 핵연료 피복관 시장만으로도 국내 연 500억원, 세계시장 연 1조원 규모로 파악된다.

하재주 원자력연구원 원장은 “산화물 분산 강화 소재는 미국, 일본 등에서 활발하게 연구되고 있는 고부가가치 소재로, 국방, 항공우주 등 다양한 첨단 산업에 활용될 수 있을 것”이라며 “이 기술이 활용되면 우리나라의 관련 산업 발전에 획기적인 전환점이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
작성 : 2018년 03월 06일(화) 07:20
게시 : 2018년 03월 06일(화) 15:17


조재학 기자 2jh@electimes.com        조재학 기자의 다른 기사 보기

많이 본 뉴스
전기계 캘린더
2018년 6월
12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930