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3D프린팅 가능한 금속복합재 분말 개발
3D프린팅으로 제작이 어려웠던 금속복합재 분말을 개발해 우주항공, 자동차, 국방 등의 첨단소재 기술로 적용할 수 있게 되어 화제다. 기존 기술로 금속복합재용 분말을 제조할 때는 투입된 분말들이 파쇄되어 가치가 떨어지는 불규칙한 형상의 분말이 생산됐다. 하지만 연구팀이 개발한 기술은 세라믹, 고분자, 금속과 관계없이 이식할 수 있어, 다양한 분말 기반 첨단 산업(금속 3D 프린팅, 우주항공, 모빌리티용 첨단합금)에 모두 적용이 가능한 혁신적 분말 제조 기술이다.
우리 대학 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 신소재 합금 및 금속복합재 개발에 필요한 고부가가치 분말을 생산하는 분말 표면 제어 및 강화 이식 기술*을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구에는 류호진 교수 연구팀과 한국원자력연구원(김재준 박사), 한국재료연구원(김정환 박사, 이동현 박사)이 참여했다.
※ 분말 표면 제어 및 강화 이식 기술: SMART – Surface Modification And Reinforcement Transplantation
류호진 교수 연구팀은 개발된 기술을 비구형 고강도 알루미늄 분말에 적용하여 고강도 알루미늄/탄화붕소 금속 복합재 분말의 강화재 첨가량을 자유롭게 제어한 후 3D 프린팅을 수행했다. 이렇게 3D 프린팅된 복합재는 기존 소재 대비 90% 향상된 강도를 가지는 것으로 확인돼 연구팀은 자유로운 형상의 적층 제조가 가능한 고성능 복합재를 제조할 수 있음을 실증했다.
개발된 기술을 이용한 3D 프린팅용 알루미늄 금속 복합재 개발 연구는 자동차, 무인기 등의 경량 모빌리티, 항공우주 및 국방 산업 등에 대한 활용성을 인정받아 생산제조 분야 상위 1% 저널인 ‘적층 제조(Additive Manufacturing)’에 게재됐다.
류호진 교수는 “향후 사용후핵연료 저장 소재, SMR 원자로 부품, 핵융합 대면재 및 구조재 등의 연구에, 이번에 개발된 기술이 활용되면, 적층제조 기술을 통한 첨단 에너지 소재부품 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
류호진 교수 연구팀은 개발된 분말 기술에 대한 국내 특허 등록을 마치고 미국 특허를 출원했으며 이를 기반으로 산업체로의 기술 이전을 진행 중이다. 연구팀은 향후 기능성 분말의 정밀 제어 기술을 고도화하고, 기업과의 산학 협력을 통해 양산 기술을 개발해 적층 제조용 신합금 및 분말 복합화 장비의 상용화도 추진할 예정이다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구자연구사업과 포항공대 헤테로제닉 금속적층제조 소재부품 연구센터의 지원으로 수행됐으며, 적층 제조 실증은 하나에이엠티(주)의 지원으로 수행됐다.
2023.06.13 조회수 2334 -
학생 창업기업 유니테크쓰리디피, 2022 X-IST 창업경진대회 대상(장관상) 수상
우리 대학은 과학기술정보통신부가 후원하는 X-IST 창업경진대회에서 KAIST 학생 창업 기업인 유니테크쓰리디피가 최종 1위로 대상을 수상했다고 7일 밝혔다.
X-IST 창업경진대회는 국내 4대 과학기술원(KAIST, UNIST, DGIST, GIST)의 유망 스타트업이 한자리에 모이는 연례행사로 2022년 10월 27일부터 28일까지 울산 현대호텔에서 개최되었다. 이번 대회는 KAIST를 대표해 3D 프린팅 스타트업 유니테크쓰리디피와 북엔드가 참가했다. 유니테크쓰리디피 팀은 새로운 방식의 금속 3D 프린팅 기술을 선보여 과학기술정보통신부 장관상과 상금 500만 원을 수상했다. 유니테크쓰리디피 팀은 기계공학과 윤용진 교수 연구실의 박사과정 학생인 김상래 CEO와 알베르토 앤드류(Alberto Andreu) CTO로 구성된 학생 창업팀이다.
유니테크쓰리디피는 기존의 금속 3D 프린터가 다양한 산업에서 활용되지 못한 이유에 대해 집중했다고 한다. 고가의 레이저와 광학계를 기반으로 하는 기존의 금속 3D 프린팅은 초기 도입 비용으로 인해 항공 우주, 의료와 같은 특수 분야에 국한된다는 단점이 있었다.
이를 해결하고자 유니테크쓰리디피는 초기 도입 비용을 획기적으로 줄이고, 기존 사용 환경을 바꿀 수 있는 새로운 금속 3D 프린팅 기술 개발을 시작했다. 유니테크쓰리디피의 핵심기술은 수 천만 원에 달하는 고가의 레이저를 대체하고 2중 가열 챔버를 사용한다는 것이다. 덕분에 유니테크쓰리디피의 금속 3D 프린팅 기술은 금속 파우더를 사용하는 기존 금속 3D 프린터와 달리 금속 원재료를 사용할 수 있다. 다시 말해, 기존에 파우더화 할 수 없었던 금속 재료를 3D 프린팅에 활용할 수 있게 된 것이다. 유니테크쓰리디피의 새로운 금속 3D 프린팅 기술은 하드웨어의 혁신과 재료 다양성을 확보함으로써 연구 개발 및 디자인, 일반 금속 가공 시장 등에 활용될 수 있는 높은 잠재력을 가지고 있다.
우리 대학 이광형 총장은 과학기술로 세상을 이롭게 만들 스타트업의 탄생을 돕고자 `1랩(실험실) 1창업'의 비전을 발표한 바 있다. 우리 대학은 창업을 활성화하기 위해 창업 관련 행정을 간소화하고, 창업 기업의 놀이터가 될 수 있도록 다양한 프로그램을 운영하고 있다. 대표적으로 국내 유명 투자사가 참가하는 KAIST 스타트업 테크 플라자를 매년 6회 시행하고, 학생 창업 기업을 대상으로 하는 창업 경쟁프로그램인 E*5 프로그램을 운영하고 있다. 이 외에도 2022 KAIST 스타트업 페스티벌(Startup Festival) 등 다양한 프로그램을 성황리에 개최했다. 이런 노력으로 학생창업 실적은 61개(20년), 57개(21년), 60개(22년)이며 교원창업 실적은 코로나 위기에도 2배 성장하여 4개(20년), 11개(21년), 18개(22년)이다.
2022년 KAIST 스타트업 테크 플라자와 E*5, 그리고 스타트업 페스티벌에 참여한 유니테크쓰리디피는 이광형 총장의 1랩 1창업의 우수 성공사례라고 할 수 있다. 유니테크쓰리디피는 현재 KAIST 문지캠퍼스 진리관에서 그 꿈을 더욱 키우고 있다. 최근 시드 투자를 마무리한 김상래 대표는 "스타트업에 관심이 많은 분을 팀에 모시려고 하고 있고, 좋은 팀을 만들어 금속 3D 프린팅의 대중화를 이끌겠다ˮ며 "국내를 넘어 해외에서도 KAIST의 비전을 이어나가겠다ˮ고 포부를 나타냈다. 더불어, "금속 3D 프린팅에 관심 있는 분들이 회사에 많이 지원하여 주셨으면 좋겠다ˮ고 덧붙였다.
2023.02.07 조회수 3552 -
3D 프린터로 차세대 소형원전 안전성 높이는 기술 나왔다
우리 대학 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 금속 3D 프린팅을 활용해 소형모듈원자로(SMR) 안전성을 더욱 높일 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. SMR은 발전용량이 300메가와트(㎿) 수준인 소형 원자력발전소로 기존 원전보다 훨씬 좁은 땅에서 비슷한 수준의 전기를 생산할 수 있는 차세대 기술이다. 한국원자력연구원은 강석훈 재료안전기술개발부 책임연구원팀과 금속 분말 소재 전문 제조 기업인 하나에이엠티도 개발에 참여했다.
3D 프린팅 기술을 이용하면 원자로와 같이 구조가 복잡하면서 정밀한 가공이 요구되는 부품을 이음새 없이 설계‧제조할 수 있다. 원재료를 별도로 가공처리하지 않아고 되고 재료 손실도 거의 없어 비용을 아낄 수 있다는 장점도 있다. 때문에 최근 원전 부품 제조업에서 3D 프린팅 기술이 각광받는 추세다.
연구팀이 개발한 것은 SMR 압력용기 소재를 만들 수 있는 3D 프린팅 전용 금속 분말이다. 원자로 압력용기는 원자로 격납 건물 내부 정중앙에 위치한 핵심 구조물로 안에는 핵 연료봉이 들어간다. 압력용기가 튼튼하게 만들어져야 그 안에서 핵분열이 안전하게 일어나면서 전기 생산이 가능하다는 것이다.
원자로 압력용기는 탄소 함량이 높은 소재로 돼있어 3D 프린팅용 미세 분말로 만들기가 어려웠다. 탄소 함량이 높은 소재는 분말로 만드는 과정에서 쉽게 산화되고 유동성이 낮아 3D 프린터에서 분말을 분사하는 노즐을 통과하기 어렵기 때문이다.
이에 연구팀은 수십 마이크로미터(㎛) 크기의 3D 프린팅용 미세 분말을 제조했다. 여기에 분말을 방사하는 노즐을 소용돌이 형태로 만들어 분사 중에 분말 크기를 미세하게 제어할 수 있도록 해 유동성도 개선했다. 이후 3D 프린팅 방식의 빔 에너지, 스캔 속도, 열의 양을 조절해 충격 흡수율이 우수한 소재를 만드는 최적의 공정 조건을 만들었다.
연구팀은 영하 196도 저온에서 영상 80도 고온까지 다양한 환경에서 3D 프린터로 만든 압력용기용 소재와 기존 압력용기용 소재의 충격 흡수율을 비교했다. 기존 소재는 영하 75도 부근에서 쪼개지는 걸 발견했으나 3D 프린터로 만든 소재는 영하 145도까지 버틸 수 있었다. 금속이 깨지기 쉬운 극한의 저온 환경에서도 충격을 잘 흡수한 것이라고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 앞으로 3D 프린팅 기반 제조 기술 표준화와 규제기관 인허가 획득에 힘쓸 계획이다. 주한규 한국원자력연구원장은 “이번에 개발한 3D 프린팅용 분말 소재는 향후 SMR은 물론 높은 안전성이 요구되는 각종 원자로 부품 제작에도 널리 활용될 것이라 기대한다”고 말했다.
2023.01.27 조회수 2798 -
시각 장애인용 스마트 시계 등 아이디어 팩토리 성과 전시회
우리대학 사회기술혁신연구소(소장 이홍규)는 30일(수) 오전 10시 본교 창의학습관 로비에서 ‘아이디어 팩토리 성과 전시회’를 연다.
대학생의 아이디어가 창업으로 이어질 수 있도록 시제품의 제작을 지원하는 ‘아이디어 팩토리’는 2014년 KAIST가 처음으로 문을 열었으며 현재는 전국의 10개 대학이 운영 중이다.
이번 전시회에는 KAIST, 전남대, 경일대, 경남대, 한국해양대 등 5개 대학 학생들이 아이디어를 내 개발한 시제품 35종이 전시된다.
KAIST는 이번 전시회에 ▲ 시각 장애인용 스마트 손목시계 ▲ 교육용 3D 프린터 및 설계 소프트웨어 ▲ 시각 장애인용 점자 프린터 ▲ 날씨 정보를 가르쳐 주는 엑스포 다리 등 총 11종의 제품을 출품했다.
출품작 중 눈에 띄는 제품은 시각장애인을 위한 스마트 손목시계다.
스마트 손목시계는 시계바늘 대신 진동을 통해 시간을 알려주는 촉각 기반의 손목시계다. 사용자가 시계 본체에 부착된 회전판을 돌려 회전판이 현재 시간의 구간에 위치하면 시계가 진동을 통해 시간을 알려주는 시스템이다.
현재 제조기업에 기술이전 돼 오는 하반기 중 시판될 예정이다.
이와 함께 날씨정보를 알려주는 ‘엑스포 다리’도 아이디어가 돋보인다. 대전의 엑스포 다리를 형상화한 이 제품은 온도 ‧ 습도 ‧ 강수확률을 나타내는 각각의 다리가 불빛의 개수와 밝기로 그 결과값을 표현한다.
예를 들어 습도가 60%라고 가정하면, 습도를 나타내는 다리가 기상청 홈페이지에서 제공하는 습도정보를 받아 다리의 불빛량을 60% 정도로 표시해 준다.
KAIST는 이번 출품작 중 몇몇 제품은 사업화가 바로 가능해 상용화가 크게 기대된다고 밝혔다.
이번 행사를 주관한 이홍규 KAIST 사회기술혁신연구소장은 "이번 전시회는 전국의 대학생들이 창업을 위해 어떤 시제품을 출품하는지를 알 수 있는 자리가 될 것”이라고 말했다.
한편, 2014년 설립된 KAIST 아이디어 팩토리는 학생들의 창의적인 아이디어가 제품화 될 수 있도록 돕는 일을 하고 있다. 지난 3년 동안 학생들이 개발한 교육용 3D 프린터 등 기술창업 3건과 기술이전 1건 등을 지원하고 있다.끝.
2016.03.29 조회수 8346 -
KAIST 학부생 개발 3D 프린터 … 제품 출시 전 100여 대 先 주문
KAIST 학부생들이 개발한 보급형 3D 프린터가 제품이 출시되기도 전에 100여 대를 미리 주문 받아 화제다.
KAIST 사회기술혁신연구소(소장 이홍규)는 17일 오후 2시 대전 리베라 호텔에서 산업체 ․ 바이어 ․ 3D 프린터협회 관계자 등 50여명을 초청한 가운데 KAIST 학부생들이 개발한 ‘보급형 델타 3D 프린터’런칭 행사를 갖는다.
‘3D 프린터’는 장난감, 머그컵, 의자와 같은 상품의 설계도를 내려 받아 3차원 입체물을 만드는 기기로 제조업의 혁명을 가져올 기술로 주목받고 있다. 최근에는 과일과 화장품까지 출력이 가능한 3D 프린터가 나와 화제가 되기도 했다.
3D 프린터 출력구조는 크게 수평의 출력구조를 가진 멘델방식과 수직의 출력구조를 갖는 델타방식(삼각주)으로 나뉜다. KAIST 학생들은 기존시장의 90%이상을 점유하고 있는 멘델방식에 차별화를 주기 위해 델타방식에 집중했다.
먼저 부품을 자체개발해 제품의 단가를 혁신적으로 낮추는데 초점을 맞췄다. 제품의 캐리지(운송담당 기기)를 베어링에서 자체개발한 부품으로 대체해 소음을 줄이고 고리형 가이드 연결 방식을 구슬로 바꿔 출력제품의 완성도도 높였다. 또 노즐과 베드의 평행을 맞춰주는 오토레벨링을 탑재해 사용자의 편의성을 대폭 강화했다.
이와 함께 일반인도 쉽게 설계가 가능하도록 스마트폰 앱과 연동시켰으며 디자인도 독일에서 활동 중인 제품 디자이너에게 의뢰해 제품의 세련미를 더했다.
이번 제품개발에 참여한 서석현(전산학과 3학년 ․ 21)씨는 “자체 개발한 부품을 사용해 가격을 기존제품의 3분의 1로 낮추고 제품소음을 크게 줄인 것이 가장 큰 장점”이라고 말했다.
그는 이어 “스마트폰 연동 앱을 개발함으로써 일반인도 쉽게 설계가 가능해 교육용이나 가정용에 적합한 제품”이라고 밝혔다.
시장의 반응은 뜨거웠다. 지난 5- 8일까지 서울 코엑스에서 열린 ‘제1회 3D프린팅 코리아’ 전시회에 참가해 제품 시연회를 가졌는데, 교육기관과 기업연수원이 벌써 100여대를 선 주문한데 이어 캐나다 ‧ 미국 바이어들이 해당국 대리점 개설을 요청하는 등 큰 관심을 받았다.
학생들은 11월 초 외부 생산기업과 공동으로 (주)카이디어를 설립하고 12월부터 본격적으로 제품을 생산할 계획이다.
이홍규 KAIST 사회기술혁신연구소장은 “3D 프린팅 기술은 제3차 산업혁명을 가져올 만큼 혁신적인 기술로 주목받고 있다” 며 “지금은 시장 초기단계이지만 조만간 그 수요가 폭발적으로 증가할 것”이라며 기대감을 표시했다.
KAIST 사회기술혁신연구소의 연구 프로젝트로 추진됐던 이번 제품개발에는 KAIST 학부생 4명, 영국 옥스퍼드대 학생, 독일 제품 디자이너 등 총 6명이 참여했다.끝.
2014.11.17 조회수 14398