국내 뿌리산업의 인력난과 환경문제 해소에 큰 기여 기대

주조업계의 스마트화와 4차 산업혁명을 선도해 온 삼영기계(대표이사 한국현)가 자체 개발한 샌드3D프린터 기술이 한국공학한림원이 발표한 ‘올해 한국의 산업을 이끈 산업기술성과 19선’에 선정됐다.

한림원이 발표한 ‘올해 한국의 산업을 이끈 산업기술성과 19선’에는 삼영기계 외에도 삼성디스플레이의 대형 퀀텀닷·OLED 디스플레이, 항공우주연구원의 국내 첫 우주발사체 누리호, 대우조선해양의 초대형 국산 잠수함과 함께 삼영기계의 바인더 분사 방식 샌드3D프린터 기술이 최종 선정됐다. 삼영기계는 올해의 산업기술성과로 선정된 국내 유수의 기업 및 기관들 속에서 중소기업으로서의 기술 경쟁력을 인정받게 됐다.

삼영기계의 바인더 분사 방식 샌드3D프린터는 국내 최초 산업용 바인더 분사 방식 3D프린터로 양산성 확보가 가능한 고속·대면적·고해상도의 구조 설계가 적용됐으며, 1,100x520x450㎣의 빌드 사이즈를 400dpi의 고해상도로 최단 9시간 이내 출력이 가능하다.

고속 적층 실현을 위해 잉크젯 프린터 원리와 흡사한 바인더 분사 방식 기술을 적용했으며, 8,192개의 바인더 분사 노즐을 갖는 광폭 프린트 헤드를 설계하여 고속 프린팅을 실현했다. 특히, 바인더 시스템을 국산화 개발하여 샌드3D프린터의 운영비용을 합리적으로 개선했다.

또한, 3D프린터 운용 소프트웨어는 현장의 작업자가 쉽게 배우고 사용할 수 있도록 직관적 UX디자인을 적용했다. 삼영기계가 국내 최초로 개발한 샌드3D프린터는 사용자 편의성을 포함하여 외산 대비 월등히 높은 사양과 성능을 갖는다.

3차원 디지털 가상공간 상에서 실제 장비와 동일하게 동작하도록 구현한 디지털 트윈 시뮬레이터는 실제 장비 없이도 작업자의 장비 운용 교육이 가능하고, 3D프린팅 시작 전에 미리 장비의 동작을 확인해볼 수 있다. 또한, 장비의 실시간 상황을 원격으로 모니터링 할 수 있는 원격 미러링 기능도 지원한다. 동시에 사내외 어디서나 장비의 실시간 상황을 모니터링 할 수 있도록 에지 컴퓨팅 기반 모바일 SW를 개발하여 작업자의 생산성을 극대화했다.

삼영기계는 분말 자동 공급 시스템, 컨베이어를 통한 잡박스 자동 입출 시스템, 그리고 전후 연계 공정을 포함한 전체 프린터 생산 제어 및 모니터링 시스템 등을 포함한 샌드3D프린터 기반 스마트 공장 솔루션을 성공적으로 구축했다. 세계 최초로 구축한 샌드3D프린터 기반 스마트 공장 솔루션은 다품종 소량생산 및 맞춤 대량생산 대응이 가능한 유연 생산 솔루션으로서 뿌리산업의 디지털 전환을 선도할 것으로 기대된다.

삼영기계는 샌드3D프린터 장비 개발뿐만 아니라 하이브리드몰드 기반의 주조 공정기술을 개발하여 공정 단축 및 수작업 최소화를 실현했고, 적층제조 특화설계(DfAM) 기반 몰드 일체화 및 최적화 설계 방법론을 창안하여 품질 한계를 극복했다. 삼영기계가 샌드3D프린터 기술에 관심을 갖게 된 계기로는 국내 뿌리산업의 돌파구를 마련하기 위해서다.

모든 제조업의 근간이 되고 있는 뿌리산업은 현재 국내 뿐만 아니라 전 세계적으로 인력난과 환경문제로 큰 어려움을 겪고 있다. 특히, 고된 수작업이 많고 자동화가 어려운 주조산업의 경우 수작업 공정을 획기적으로 제거하고 현장을 첨단화할 수 있는 솔루션 기술이 반드시 필요한데, 삼영기계는 여기에 바인더 분사 방식 샌드3D프린터 기술을 접목시킨 것이다.

이를 통해 뿌리산업의 고도화를 위한 스마트공장 솔루션 적용은 물론 제조업의 유연생산 솔루션의 발판도 마련하게 됐다. 실제로 삼영기계는 대내외 시제품 제작은 물론 자사 제품에도 샌드3D프린터를 활용하여 양산 적용을 시작했고, 그 효과를 입증하고 있다.

삼영기계의 바인더 분사 방식 샌드3D프린터 기술은 우리나라 소·부·장 산업의 글로벌 경쟁력 제고와 함께 국내 뿌리산업의 인력난 해소 및 청년 인재 유입 유도, 에너지 절감 및 작업장 환경 개선 등에 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

한편 삼영기계는 부산 벡스코에서 10월 17일부터 19일까지 진행되는 ‘제74회 세계주조대회’에서 전시 부스와 초청 논문 발표를 통해 샌드3D프린터 기술을 소개할 예정이다.