한국탄소융합기술원(이하 기술원)은 전라북도와 전주시의 지원을 받아 순수 자체기술로 탄소복합재 적용 3D프린팅 기반의 친환경 전기자동차인 커뮤터카(BASTA) 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.
커뮤터카(Commuter Car)는 개인쇼핑과 통근 등 단거리 주행용 소형차에 적용되거나, 공원 또는 관광단지 등의 일정한 지역 내에서 운영되는 근거리 이동용 친환경 자동차로서 적용이 기대되는 미래형 교통수단이다.
이에 따라, 향후 커뮤터카 제조 기술이 상용화까지 이어지면 전주지역 탄소기업과 3D프린팅 관련 기업들의 성장을 이끌고, 지역경제 활성화에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
기술원 오제하 박사 연구팀은 지난 2년간의 연구·개발 끝에 대형 3D프린팅 장비와 탄소섬유강화 프린팅소재, 프린팅 소프트웨어, 자동차 디자인 및 제작 등 3D프린팅 관련 기초기술을 자체 개발했다. 3D 프린팅 기술은 디지털 설계 데이터를 이용해 소재를 쌓아 올려서 3차원 형상의 제품을 제조하는 기술로, 별도의 금형제작 없이 다양한 제품 생산이 가능함 따라 제품개발에 소요되는 시간 및 비용을 획기적으로 절감시킬 것으로 기대되는 4차 산업혁명 시대의 핵심기술로 손꼽힌다.
특히, 기술원은 소형자동차 정도 크기인 가로 2.5m, 세로 2.5m, 높이 2m 제품을 한 번에 고속으로 프린팅 할 수 있는 국내 최대 크기의 대형 3D프린터(SSAM: Super-Size Additive Manufacturing system)를 자체 개발해 이 연구를 수행했다.
개발된 3D프린터는 다양한 고분자 수지를 출력할 수 있는데, 탄소섬유복합재(CFRP)를 3D프린팅 할 수 있는 점이 매우 차별화된 특징이다. 이를 위해, 기술원은 최적의 물성을 확보하기 위해 대형 3D프린터 전용 ‘탄소섬유복합재 펠렛’을 자체 개발했으며, 최적의 탄소섬유 길이와 함량제어를 통해 기존 소재와 비교해 최대 15% 향상된 기계적 성능을 가지는 탄소섬유강화 고분자소재를 개발했다.
뿐만 아니라, 대형 출력물이 충분한 기계적 성능을 가지기 위한 3D프린팅 최적화 설계 및 적층기술 또한 독자 개발해 자동차에 요구되는 강도 특성을 유지하면서도 차량 중량을 획기적으로 줄이는 데에도 성공했다.
이러한 3D프린팅 기술을 이용해 제작한 커뮤터카는 프린팅에 49시간, 조립에 3일, 페인팅에 1일이 소요돼, 향후 사용자들은 스스로 선택하고 디자인한 자동차를 빠르면 1주일 만에 제작할 수 있게 된다.
기술원은 이번 3D 프린팅용 융복합 소재 기술 개발을 통해 향후 다양한 개인 맞춤형 제품을 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또, 고정밀 3D 프린팅 기술을 이용한 제조기술이 확보되면서 다품종 소량생산이 필요한 정밀기기와 우주/항공, 자동차 등 다양한 분야의 정밀 부품 소재 개발에 응용돼 신산업 창출을 통한 미래 먹거리 확보로 이어질 것으로 전망하고 있다.
시와 기술원은 앞으로 기 확보한 대형 3D프린팅 기초기술을 기반으로 보다 고도화된 핵심기술의 개발 및 상용화로 연계할 수 있도록 국가 R&D 사업으로 확대 추진한다는 구상도 가지고 있다.
전주시 신성장산업본부 관계자는 “이번에 개발된 친환경 커뮤터카는 전주가 자랑하는 탄소산업과 3D프린팅 산업의 성과를 결합해 창출할 미래 먹거리의 상징으로서 그 의미가 매우 크다”라며 “앞으로도 지속적인 투자와 연구개발을 바탕으로 탄소산업, 3D프린팅, 드론 등 미래 먹거리를 제공할 주력 산업의 기반을 확충하고 경쟁력을 확보하여 4차 산업혁명 시대를 선도하는 전주시를 구현해 가겠다”고 밝혔다.
한편, 시와 기술원은 자체 개발한 커뮤터카를 오는 9일부터 15일까지 1주일간 전주시청 로비에 전시할 예정이며, 3D프린팅 과정과 커뮤터카 제작 과정은 시청 1층 로비에 설치된 스크린 모니터와 유투브(YouTube)를 통해서도 확인할 수 있다.
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