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기계기술정책 국제 컨퍼런스 1부

기계 산업은 국가 경제를 지탱하는 기간산업이지만 탄소다배출 구조를 가지고 있어 기후 위기 대응의 핵심 과제로 부상하고 있습니다. 우리나라는 제조업 비중이 매우 높기 때문에 제조 공정에서의 온실가스 감축이 탄소중립 달성을 위한 필수적인 관문입니다. 이에 한국기계연구원을 중심으로 탄소중립 시대를 선도하기 위한 혁신적인 기계 기술 정책과 로드맵 수립이 활발히 논의되고 있습니다. 단순한 규제 대응을 넘어 새로운 시장을 선점하려는 전략적 접근이 필요한 시점입니다. 글로벌 시장의 패러다임은 이제 ESG 경영과 친환경 가치를 중심으로 재편되고 있습니다. K-택소노미와 탄소국경세 같은 새로운 경제적 메커니즘은 기업들에게 실질적인 변화를 요구하고 있으며, 이는 투자의 중요한 판단 기준으로 작용합니다. 단순히 환경 보호의 차원을 넘어 지배구조의 투명성과 사회적 책임을 통합한 경영 전략이 기술 개발과 맞물려야 합니다. 이러한 흐름 속에서 제조 산업의 시장 가치는 탄소 배출 저감 역량에 따라 새롭게 재평가될 것입니다. 탄소중립을 위한 에너지 믹스의 혁신은 화석 연료 기반의 시스템에서 탈피하여 무탄소 에너지원으로 전환하는 것을 의미합니다. 태양광과 풍력 같은 재생에너지 비중을 획기적으로 확대함과 동시에, 안정적인 전력 공급을 위해 원자력과 수소 에너지를 조화롭게 활용하는 합리적인 에너지 정책이 필요합니다. 특히 글로벌 에너지 안보가 강조되면서 실행 가능한 에너지 전환 기술을 확보하고 이를 산업 전반에 보급하는 기계 기술의 역할이 더욱 중요해졌습니다. 우리나라의 2030 국가 온실가스 감축 목표(NDC)는 매우 도전적이며 달성까지 남은 시간이 촉박한 상황입니다. 2018년 대비 40% 감축이라는 목표는 제조 현장의 전면적인 체질 개선을 요구하며, 이는 매우 고통스러운 과정이 될 수 있습니다. 하지만 이 위기를 기술 선도국으로 도약할 기회로 삼아야 합니다. 임무 지향적 연구개발(R&D)을 통해 핵심 기술의 초격차를 확보하고, 대형 컨소시엄을 구축하여 실질적인 기술 성과를 도출하는 공격적인 투자가 수반되어야 탄소중립을 완수할 수 있습니다. 제조 분야의 녹색 전환을 위해서는 기계 장비의 전동화와 에너지 효율 극대화가 핵심적인 기술적 축이 됩니다. 기존의 화석 연료 기반 기계 장치들을 청정 전력을 사용하는 시스템으로 대체하고, 공정에서 버려지는 폐열을 회수하여 재활용하는 고효율 열관리 기술이 도입되어야 합니다. 또한 불가피하게 발생하는 탄소에 대해서는 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS)을 적용하여 배출량을 제로화하는 노력이 병행되어야 합니다. 이러한 지능형 기계 시스템은 스마트 제조와 결합하여 시너지를 낼 것입니다. 수소 경제는 탄소중립 사회를 구현하는 미래 성장 동력으로서 기계 산업에 새로운 지평을 열어주고 있습니다. 수소 터빈, 액체수소 저장 용기, 수소 충전 인프라 등 전 주기에 걸친 핵심 부품의 국산화와 신뢰성 확보가 시급합니다. 수소는 전력 생산뿐만 아니라 철강, 석유화학 등 에너지 다소비 업종의 원료 전환을 가능하게 하는 열쇠입니다. 무탄소 연료 기반의 동력 시스템을 선점하고 수소 기계 기술의 표준화를 이끄는 것이 글로벌 시장 경쟁력을 결정짓는 중요한 요소가 될 것입니다. 탄소중립은 기술적 한계를 극복하는 과정이자 디지털 전환과 융합된 새로운 문명으로의 이행입니다. 인공지능(AI)과 데이터 기술을 기계 공정에 통합하여 에너지 소비를 최적화하고, 규제 샌드박스를 활용한 실증 연구를 통해 기술의 완성도를 높여야 합니다. 산학연 전문가들이 협력하여 혁신적인 아이디어를 도출하고 중소 기계 기업들이 변화에 적응할 수 있도록 맞춤형 지원 체계를 강화해야 합니다. 기계 기술 혁신은 국가 경제의 지속 가능한 성장을 견인하고 미래 세대를 위한 안전한 환경을 보장할 것입니다.

한국기계연구원

지구환경과학
융합
공학·기술

패널 토론 - 김성복 단장, 문일 교수, 최동규 연구원장, 최병일 연구실장 【2021 글로벌 기계기술 포럼】

탄소중립은 이제 선택이 아닌 생존을 위한 필수 과제로 급부상하였습니다. 2021 글로벌 기계기술 포럼은 이러한 시대적 흐름에 발맞추어 대한민국 기계 산업이 나아가야 할 구체적인 방향성을 모색하는 뜻깊은 자리입니다. 전 세계적으로 에너지 패러다임이 급격하게 변화함에 따라, 전통적인 제조 방식에서 벗어나 친환경적이고 효율적인 기술 혁신이 강력하게 요구되고 있습니다. 특히 기계 기술은 국가 산업 전반의 근간을 이루는 만큼, 탄소 배출 저감을 위한 핵심적인 기술적 토대를 마련해야 한다는 공감대가 폭넓게 형성되고 있습니다. 수소 경제로의 전환은 탄소중립 실현을 위한 가장 유망하고 현실적인 해법 중 하나로 주목받고 있습니다. 수소는 연소 과정에서 물 이외의 오염 물질을 배출하지 않는 청정 에너지원으로서, 대규모 에너지 저장과 장거리 운송이 가능하다는 독보적인 장점을 지니고 있습니다. 기계 기술 분야에서는 수소의 생산부터 저장, 운송, 활용에 이르는 전 주기에 걸쳐 고효율 장비와 안전한 시스템을 개발하는 데 역량을 집중하고 있습니다. 이는 단순히 에너지를 교체하는 수준을 넘어, 산업 생태계 전반의 구조적 혁신을 의미하는 중요한 전환점입니다. 제조 공정 자체의 탄소 배출을 획기적으로 줄이기 위한 디지털 전환의 중요성 또한 매우 강조되고 있습니다. 스마트 팩토리와 인공지능 기술을 공정에 접목하여 운영 효율을 극대화함으로써 불필요한 에너지 소비를 최소화할 수 있기 때문입니다. 기계 설비의 상태를 실시간으로 모니터링하고 최적의 가동 조건을 스스로 찾아내는 기술은 자원 낭비를 줄이는 데 결정적인 기여를 합니다. 이러한 지능화된 기계 기술은 기업의 생산성을 높이는 동시에 환경 부하를 낮추는 '지속 가능한 제조'라는 두 마리 토끼를 잡는 핵심 전략이 되고 있습니다. 탄소중립이라는 거대한 목표는 한 국가나 개별 기업의 노력만으로는 결코 달성하기 어려운 도전적인 과제입니다. 따라서 글로벌 기술 협력과 정부 차원의 전폭적인 정책적 지원이 반드시 뒷받침되어야 합니다. 현재 각국은 탄소국경세 도입 등 환경 규제를 강화하고 있으며, 이에 선제적으로 대응하기 위한 국제 공동 연구와 기술 표준화 작업이 절실한 시점입니다. 이번 포럼에서는 산학연 전문가들이 한데 모여 기계 산업의 경쟁력을 유지하면서도 엄격한 국제적 환경 기준을 충족할 수 있는 실질적이고 구체적인 방안들을 심도 있게 논의하였습니다. 특히 건설기계나 대형 상용차와 같이 에너지 소비량이 막대한 중장비 분야에서의 기술적 변화가 매우 두드러지게 나타나고 있습니다. 기존의 내연기관을 전기 배터리나 수소 연료전지로 대체하기 위한 기술 개발이 활발히 진행 중입니다. 이러한 전동화 기술은 단순히 오염 물질을 줄이는 것을 넘어 소음과 진동을 획기적으로 감소시킴으로써 작업 환경을 크게 개선하는 효과를 가져옵니다. 극한의 작업 환경에서도 고출력과 높은 내구성을 동시에 만족시켜야 하는 기계 기술의 한계를 극복하는 것이 현재 연구 현장의 가장 뜨거운 화두입니다. 새로운 에너지원을 산업 현장에 성공적으로 안착시키기 위해서는 핵심 부품과 소재의 국산화 및 고도화가 필수적인 전제 조건입니다. 액화 수소를 다루기 위한 초저온 저장 용기나 초고압 환경을 견뎌내는 밸브 등 특수 환경에서 작동하는 기계적 신뢰성이 완벽하게 확보되어야 합니다. 또한 기계 구조물의 경량화와 소재의 강도 향상을 통해 에너지 효율을 극대화하려는 공학적 노력이 병행되고 있습니다. 이러한 독자적인 원천 기술의 확보는 국내 기계 산업의 가치 사슬을 강화하고, 미래 글로벌 시장에서 기술 주도권을 선점하는 강력한 무기가 될 것입니다. 미래의 기계 기술은 인간의 편의를 넘어 환경과 기술이 공존하는 지속 가능한 발전을 지향해야 합니다. 이번 포럼을 통해 확인된 산업계의 혁신 의지는 기계 산업이 기후 위기 대응의 선봉에 서겠다는 굳건한 다짐과도 같습니다. 축적된 정밀 기술력을 바탕으로 새로운 비즈니스 모델을 창출하고 사회적 가치를 실현하는 과정에서 대한민국 기계 산업의 위상은 더욱 공고해질 것입니다. 우리 모두가 지혜를 모아 탄소중립이라는 거대한 변화의 파도를 넘을 때, 기계 기술은 인류의 더 나은 내일을 여는 가장 확실한 열쇠가 되어줄 것입니다.

한국기계연구원[글로벌 기계기술 포럼│Global Forum on Mechanical Engineering]

지구환경과학
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AI 기반 이동로봇에 똑똑한 팔이 생긴다면? - 인공지능기계연구실 김정중 박사 【Science Slam D】

로봇이라는 단어를 들으면 많은 이들이 영화나 소설 속의 강력하고 지능적인 존재를 떠올리곤 합니다. 하지만 현실의 로봇은 특정 목적을 위해 정교하게 설계된 공학적 결과물로 존재하며, 현재 물류와 공정 자동화 분야에서 괄목할 만한 성과를 내고 있습니다. 대표적인 예로 수백 대의 로봇이 창고를 누비며 물건을 나르는 물류 시스템이나, 정밀한 기계 제어를 통해 생산 효율을 높이는 산업용 로봇들이 우리 산업 현장의 근간을 지탱하고 있습니다. 최근 로봇 공학계의 주요 관심사 중 하나는 중소 제조 현장에 적합한 시스템을 구축하는 것입니다. 실제 제조 현장의 목소리를 들어보면 단순하고 반복적인 업무를 대신해 줄 로봇에 대한 수요가 매우 높습니다. 그러나 기존의 로봇 기술로는 좁은 통로와 수많은 장애물, 그리고 무작위로 놓인 물체를 다루는 비정형 작업을 수행하기에 한계가 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 이동형 플랫폼에 똑똑한 로봇 팔을 결합한 인공지능 기반의 모바일 매니퓰레이션 시스템이 개발되었습니다. 이상적인 로봇의 형태는 인간과 닮은 모습이겠지만, 실제 개발 과정에서는 무게와 비용, 배터리 효율 등 수많은 기술적 제약을 고려해야 합니다. 부품이 많아질수록 로봇은 무거워지고 안정성은 떨어지며, 전력 소모가 극심해져 구동 시간에 한계가 생기기 때문입니다. 따라서 연구진은 실용성에 초점을 맞추어 전방향 플랫폼에 로봇 팔이 장착된 형태를 선택했습니다. 여기에 탑재된 인공지능은 카메라를 통해 물체의 위치를 정확히 파악하고, 연산 능력의 한계를 극복하며 좁은 공간에서도 효율적으로 작업을 수행합니다. 로봇 개발의 효율성을 높이기 위해 연구진은 두 가지 핵심 전략을 취했습니다. 첫째는 실제 공장과 동일한 규격의 테스트 환경을 실험실 내에 구축하여 검증을 반복하는 것입니다. 이는 시뮬레이션만으로는 파악하기 어려운 하드웨어 통합 문제를 조기에 해결하는 데 기여했습니다. 둘째는 하드웨어와 소프트웨어를 독립적인 요소로 구성하는 모듈화입니다. 주행 모듈, 로봇 팔, 센서 등을 각각 별도로 관리함으로써 작업의 특성에 따라 로봇을 자유롭게 변형하고 결합할 수 있는 유연성을 확보하였습니다. 새롭게 개발된 전방향 플랫폼은 일반적인 두 바퀴 로봇과 달리 대각선 이동이 가능하여 좁은 현장에서도 제약 없이 움직일 수 있습니다. 로봇 팔에 달린 카메라는 인공지능을 통해 물체를 인식하고 정교하게 조작하는 능력을 보여줍니다. 비록 실제 현장에 완벽하게 적용되기까지는 아직 추가적인 연구가 필요하지만, 앞으로의 로봇은 사람의 의도를 파악하고 여러 대의 로봇이 서로 협력하여 복잡한 임무를 수행하는 수준까지 발전할 것입니다. 이러한 기술적 진보는 인간과 로봇이 공존하는 미래를 앞당기는 밑거름이 될 것입니다.

한국기계연구원

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필름공급형 다종 세라믹 3D프린팅 기술

4차 산업혁명의 핵심 기술인 3D 프린팅은 비약적인 발전을 거듭하고 있지만, 세라믹 소재 분야는 여전히 높은 진입 장벽을 마주하고 있습니다. 세라믹은 기계적, 열적, 화학적으로 매우 우수한 성질을 지니고 있어 산업적 가치가 높지만, 특유의 취성으로 인해 정교한 성형과 가공이 매우 어렵다는 단점이 있습니다. 기존의 수조형 광경화 기술은 세라믹 분말의 광산란 현상으로 인해 형상의 정밀도가 떨어지거나 고가의 소재를 재활용하기 어렵다는 한계를 지니고 있었으며, 이는 세라믹 3D 프린팅의 대중화를 가로막는 주요 원인이 되었습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 한국재료연구원 연구팀은 '소재 필름 공급형 광중합 세라믹 3D 프린팅'이라는 혁신적인 패러다임을 제시했습니다. 이 기술의 핵심은 소재를 수조에 담아두는 대신 투명한 필름 위에 얇고 균일하게 도포하여 공급하는 방식에 있습니다. 상부 플레이트가 필름면에 접촉된 상태에서 하부로부터 자외선(UV)을 조사하여 단면을 경화시키고, 이를 층층이 적층함으로써 매우 복잡한 3차원 형상도 정밀하게 구현해 낼 수 있습니다. 이는 기존 방식의 물리적 제약을 해결하고 세라믹 공정의 새로운 가능성을 열어준 성과로 평가받습니다. 소재 필름 공급 방식은 공정의 효율성과 경제성 측면에서도 탁월한 장점을 제공합니다. 필름이 임시 서포터 역할을 수행하기 때문에 별도의 서포터를 제작할 필요가 없어 소재 소모를 획기적으로 줄일 수 있습니다. 또한 사용되지 않고 남은 세라믹 슬러리는 필름에서 분리하여 즉시 재활용이 가능하므로 고가의 세라믹 원료를 낭비 없이 활용할 수 있습니다. 무엇보다 프린팅 과정 중에 구조물을 상시 관찰할 수 있다는 점은 공정의 신뢰성을 높이고 작업 실패 확률을 크게 낮추어, 연구자와 산업 현장 모두에게 높은 만족도를 제공하는 핵심 요소가 됩니다. 연구팀은 한 걸음 더 나아가 대부분의 개발자가 구현에 어려움을 겪었던 다종 소재 세라믹 3D 프린팅 기술을 완성하는 데 성공했습니다. 플레이트와 UV 조사 장치를 단일 모듈로 통합하고 이를 회전할 수 있도록 설계하여, 서로 다른 두 종류의 세라믹 소재를 단일 공정에서 동시에 적층할 수 있게 한 것입니다. 특히 각 소재 간의 혼입을 방지하기 위해 정교한 세척 모듈을 함께 도입함으로써 소재별 경계가 뚜렷한 복합 구조물 제작을 가능하게 했습니다. 이는 세라믹이 가진 기능적 잠재력을 극대화하여 더욱 복잡하고 정밀한 부품 제작을 가능하게 합니다. 현재 연구팀은 다양한 세라믹 원료의 광경화 및 소결 특성을 데이터베이스화하여 산업 현장에서의 활용도를 높이는 데 주력하고 있습니다. 성공적인 세라믹 프린팅을 위해서는 고온 열처리 과정에서의 소결 수축률 등을 섬세하게 제어해야 하므로, 이러한 데이터 기반의 컨설팅은 기술 상용화에 있어 매우 중요한 자산이 됩니다. 다수의 국내외 특허와 기술 이전을 통해 가치를 입증한 이 기술은 소재에 대한 제약 없이 자유로운 제조가 가능한 미래를 앞당기고 있으며, 4차 산업혁명이 실질적인 산업 혁신으로 이어지는 데 있어 중추적인 역할을 수행할 전망입니다.

한국재료연구원

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공학·기술

[KERI TV]시뮬레이션 기술로 중소기업 시제품 개발 고민 해결!

중소기업이 신제품을 개발하는 과정에서 직면하는 가장 큰 어려움은 성능 테스트와 시제품 제작에 따르는 막대한 비용 및 시간의 소모입니다. 마그네틱 리프트와 같은 정밀 기기 개발 과정에서는 흡착 성능 등 핵심 지표를 사전에 예측하는 것이 필수적이지만, 시제품을 수십 개씩 제작하며 실패를 반복하기에는 자금과 인력이 부족한 것이 현실입니다. 이로 인해 많은 유망한 기술이 상용화의 문턱을 넘지 못하고 좌절되는 경우가 발생하곤 합니다. 한국전기연구원은 이러한 기업들의 고충을 해결하기 위해 공정 혁신 시뮬레이션 센터를 운영하며 공공연구기관으로서의 책임을 다하고 있습니다. 1976년 설립 이후 국내 유일의 전기 전문 정부출연연구기관으로 자리매김한 이곳은 축적된 원천 기술과 해석 역량을 바탕으로 중소기업의 기술적 한계를 극복하는 데 앞장서고 있습니다. 특히 가상 공간에서 제품의 성능을 검증하는 시뮬레이션 기법은 실제 시제품 제작 횟수를 줄여 개발 효율을 비약적으로 높여줍니다. 현대 산업 현장에서 시뮬레이션 기술은 제품 개발의 필수 요소로 자리 잡았으나 중소기업이 이를 직접 도입하기에는 여전히 높은 장벽이 존재합니다. 고가의 해석 도구 도입에 따르는 경제적 부담은 물론이고, 이를 능숙하게 운용할 수 있는 고숙련 기술진을 상시 고용하는 일은 개별 기업 차원에서 감당하기 힘든 과제이기 때문입니다. 이러한 인프라의 부재는 기업 간 기술 격차를 심화시키는 요인이 되며, 이에 공공부문의 맞춤형 기술 지원이 산업계 전반에 절실히 요구됩니다. 공정 혁신 시뮬레이션 센터는 이러한 장벽을 허물기 위해 해석기술지원실의 전문 인력과 민간 솔루션 기업인 다쏘시스템코리아 등의 전문가들이 협력하는 유기적인 체계를 구축하였습니다. 기업이 현장에서 겪는 밀착형 과제를 해결하기 위해 최적의 해석 도구와 전문 지식을 원스톱으로 지원하며, 이를 통해 기업은 비용 부담 없이 수준 높은 기술 서비스를 제공받을 수 있습니다. 이는 민관이 협력하여 중소기업의 디지털 전환과 제조 지능화를 가속화하는 이상적인 사례입니다. 기술 지원을 통해 얻은 정밀한 데이터는 신제품의 품질을 보장하고 시장 출시를 앞당기는 결정적인 역할을 수행합니다. 시행착오로 인한 자원 낭비를 최소화함으로써 확보된 기술적 신뢰도는 기업이 더 넓은 시장으로 나아갈 수 있는 든든한 기반이 됩니다. 결과적으로 한국전기연구원의 지원 사업은 단순한 기술 이전을 넘어, 우리 중소기업들이 글로벌 제조 혁신의 주역으로 성장하고 새로운 가치를 창출할 수 있도록 만드는 강력한 성장 엔진이 되어주고 있습니다.

한국전기연구원중소기업 하드KERI

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