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기계연구원 50주년 정리본

1976년, 대한민국 중화학공업의 불모지에서 한국기계연구원이 첫걸음을 내디뎠습니다. 당시 국가적 과제였던 수출 100억 달러와 국민 소득 1,000달러 달성을 위해 기계공업의 발전은 선택이 아닌 필수였습니다. 선각자들의 열정과 국가의 의지가 결집되어 탄생한 연구소는 지난 반세기 동안 대한민국 산업화의 든든한 버팀목이 되었습니다. 척박한 환경 속에서도 묵묵히 기술 혁신을 일궈온 연구진의 헌신은 오늘날 제조 강국 대한민국의 기틀을 마련한 핵심 원동력이 되었으며, 우리 산업의 심장을 뛰게 하는 엔진 역할을 해왔습니다. 기계연구원의 기술은 연구실 안에 머물지 않고 끊임없이 제조 현장으로 뻗어나갔습니다. 산업용 로봇부터 초정밀 첨단 제조 기술, 그리고 친환경 에너지와 국민 안전을 지키는 기술에 이르기까지 연구원이 개발한 혁신 기술들은 산업 현장의 공정을 바꾸고 새로운 표준을 제시했습니다. 특히 조선, 제철, 자동차 등 국가 기간산업의 경쟁력을 뒷받침하는 기술 토대를 구축함으로써, 우리나라가 글로벌 시장에서 당당히 경쟁할 수 있는 제조 역량을 갖추는 데 결정적인 기여를 했습니다. 이는 단순한 기술 개발을 넘어 국가 경쟁력 그 자체를 의미해왔습니다. 첨단 산업과 안보 분야에서의 성과 역시 눈부십니다. 세계 최고 수준의 초정밀 장비 기술을 확보하여 글로벌 반도체 시장의 핵심 기업들에 기술을 수출하는 쾌거를 이루었으며, 수중 폭발 내충격 강화 등 함정 생존성 기술의 자립을 주도하며 국방 과학의 위상을 높였습니다. 또한 나노융합 기술의 선제적 확보는 대한민국을 나노 강국으로 발돋움하게 한 단단한 초석이 되었습니다. 이러한 원천 기술들은 이제 인공지능(AI)과 결합하여 기계 스스로 지능을 갖추는 새로운 차원의 산업 혁명을 준비하는 밑거름이 되고 있습니다. 기계 기술은 지능과 데이터가 결합한 새로운 형태로 진화하며 미래 산업의 핵심 축으로 자리 잡고 있습니다. 기계연구원은 디지털 트윈을 통해 연구 체계를 근본적으로 혁신하고 있으며, 설계부터 생산까지 스스로 최적화되는 자율 제조 기술을 통해 제조업의 인공지능 전환을 선도하고 있습니다. 이는 사람이 접근하기 힘든 위험 환경이나 정밀한 작업이 요구되는 현장에서 기계가 인간의 한계를 보완하는 든든한 파트너가 됨을 의미합니다. 데이터 기반의 가상공학 플랫폼은 실제 제조 공정의 오류를 최소화하고 연구의 속도와 유연성을 획기적으로 높이고 있습니다. 다가올 50년을 향한 기계연구원의 비전은 '지능형 기계 문명'의 시대를 여는 것입니다. 2050년의 미래는 인류의 풍요로운 삶과 지구가 공존하는 시대를 지향합니다. 이를 위해 연구원은 지능형 피지컬 AI 설계, 탄소 중립 공학 플랫폼 구축, 초정밀·초신뢰성 첨단 장비 개발, 건강하고 안전한 사회 수호, 그리고 극지에서 우주까지 아우르는 개척 엔진 개발이라는 5대 도전 목표를 설정했습니다. 기계 기술은 이제 도구의 역할을 넘어 인류의 생존을 지키고 지속 가능한 발전을 가능케 하는 가장 강력한 해법이 될 것입니다. 이러한 미래 비전은 5대 대표 브랜드를 통해 구체적으로 구현됩니다. 자율 성장 AI 휴머노이드 '카이로스'를 필두로, 자율 제조 솔루션 '마욱스', 탄소 중립을 위한 'K-힐업', 깨끗한 공기를 책임지는 '에어', 그리고 디지털 엔지니어링 생태계를 완성하는 'KIMM 사이버랩'이 그 주인공입니다. 특히 150세 슈퍼 에이저 시대에 대응하는 의료 로봇과 재난 대응 시스템은 사람 중심의 안전한 세상을 만드는 핵심적인 역할을 수행할 것입니다. 이는 단순한 상상이 아니라 기계연구원이 축적해온 기술력을 바탕으로 실현될 구체적인 미래상입니다. 이제 기계연구원의 시선은 지구를 넘어 극지와 우주라는 새로운 영토로 향하고 있습니다. 고에너지 용접과 3D 프린팅 기술은 달과 화성 기지 건설의 기반이 될 것이며, 극저온 및 특수소재 가공 기술은 우주 탐사의 개척 엔진 역할을 할 것입니다. 지난 50년이 대한민국 산업화의 뼈대를 세운 시간이었다면, 다가올 50년은 지능형 기계 문명을 통해 전 인류의 번영에 기여하는 시간이 될 것입니다. 세상을 움직여온 기계 기술은 이제 미래를 움직이며, 인류의 더 나은 내일을 위해 멈추지 않는 도전을 계속해 나갈 것입니다.

한국기계연구원[KIMM 창립 50주년 기념식]

생명과학
지구환경과학
천문학
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공학·기술

[생기원R&D] 광경화 폴리머 기반 초소형 3D 프린팅 제조 기술

3D 프린팅은 플라스틱, 금속, 세라믹 등 다양한 재료를 층층이 쌓아 복잡한 형상의 입체물을 빠르게 제작하는 기술입니다. 그중에서도 디지털 마이크로미러 디바이스를 활용하는 DLP 방식은 높은 정밀도와 빠른 조형 속도라는 강력한 장점을 지니고 있습니다. 하지만 실제 산업 현장에서는 초기 접착 불량이나 재료가 고르게 입혀지지 않는 리코팅 문제, 그리고 의도보다 더 많이 굳어버리는 오버큐어 현상 같은 기술적 난제들이 존재해 왔습니다. 한국생산기술연구원은 이러한 공정상의 오류를 극복하기 위해 장비에 최적화된 공정 조건을 도출하고 이를 적용한 고성능 3D DLP 프린터를 개발하는 데 성공했습니다. 연구원이 개발한 3D DLP 프린터는 UV 램프에서 조사된 405nm 파장의 빛을 마이크로미러를 통해 정교하게 제어합니다. 단면 데이터의 형상에 따라 각 미러가 반사각을 조절하며 광경화성 수지를 면 단위로 선택적으로 경화시켜 적층해 나가는 방식입니다. 특히 공정의 완성도를 높이기 위해 싱글 레이어 테스트, 리코팅 테스트, 접착(Adhesion) 테스트, 오버큐어 테스트 등 체계적인 단계별 검증 과정을 거칩니다. 이러한 철저한 최적화 과정을 통해 재료 낭비를 최소화하는 것은 물론, 마이크로미터 단위의 미세한 오차조차 허용하지 않는 고정밀 제품을 안정적으로 생산할 수 있는 기반을 마련했습니다. 한국생산기술연구원은 나노 스케일부터 밀리미터 단위에 이르기까지 폭넓은 공정 연구를 진행하며 기술의 완성도를 높여왔습니다. 그 결과 3D 뼈 스캐폴드, 인공 혈관, 마이크로니들 등 고도의 정밀함이 요구되는 의료 기기는 물론, 오가노이드 배양을 위한 몰드와 바이오칩 제작까지 가능해졌습니다. 연구팀은 향후 자율 제조 기술을 도입하여 생산성을 극대화하고, 다양한 연구 기관과의 협업을 통해 환자 개개인에게 최적화된 의료 솔루션을 제공할 계획입니다. 이러한 창의적인 공정 혁신은 인류의 건강한 삶과 밝은 미래를 설계하는 데 핵심적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

한국생산기술연구원

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[연구원 브이로그] 대한민국 최강 기술력으로 만든 인공태양 그릇을 소개해 드리겠습니다.

인류 역사상 가장 거대한 과학 프로젝트 중 하나인 ITER(국제핵융합실험로) 사업이 중요한 전환점을 맞이했습니다. 최근 현대중공업에서는 핵융합 장치의 핵심 부품인 진공 용기 섹터 6호기의 제작이 완료되어 출하를 앞두고 있습니다. 한국을 비롯해 유럽연합, 미국, 러시아 등 세계 선진 7개국이 공동으로 참여하는 이 프로젝트는 태양 에너지의 원리인 핵융합을 지구상에서 구현하는 것을 목표로 합니다. 이번 섹터 6호기의 완성은 지난 10여 년간의 헌신적인 연구와 정밀한 제작 공정이 결실을 본 상징적인 사건이라 할 수 있습니다. 제작이 완료된 진공 용기 섹터 6호기는 높이 13.8미터, 폭 6.6미터에 달하는 거대한 규모를 자랑하며, 운송 무게만 해도 약 400톤에 이릅니다. 향후 프랑스 카다라슈의 ITER 건설 현장에 도착하여 다른 부품들과 조립되고 냉각수가 채워지면 그 무게는 약 1,000톤에 육박하게 됩니다. 이 거대 구조물은 해상 운송 중 발생할 수 있는 충격이나 부식을 방지하기 위해 특수 세정과 패킹 과정을 거치게 됩니다. 5월 중순부터 시작되는 긴 여정을 통해 7월 초에는 프랑스 현지 조립 현장에 도착하여 본격적인 조립에 착수할 예정입니다. 진공 용기는 핵융합 반응이 일어나는 동안 중추적인 역할을 수행하게 됩니다. 먼저 우주 공간과 유사한 고진공 상태를 만들어 1억 도 이상의 초고온 플라즈마를 안정적으로 유지하는 환경을 제공합니다. 또한 내부의 다양한 정밀 장치들이 결합되는 기초 플랫폼 역할을 수행하며, 핵융합 반응 시 발생하는 중성자를 차폐하는 1차 방어벽 기능을 갖추고 있습니다. 특히 프랑스 정부의 원자력 압력 용기 규정에 따라 모든 용접 부위는 결함이 없음을 철저히 검증받아야 하며, 이는 제작 과정에서 가장 정교한 기술을 요하는 부분이었습니다. 진공 용기 제작이 10년이라는 긴 세월을 요했던 이유는 극한의 정밀도 때문입니다. 거대한 구조물임에도 불구하고 내부 부품을 조립하기 위한 부속품들의 위치 오차는 단 2mm 이내로 관리되어야 합니다. 특히 조립 축의 각도 공차는 0.7도라는 극도로 정밀한 수치를 만족시켜야 했기에 수많은 기술 개발과 시행착오가 반복되었습니다. 이는 고진공과 초고온, 그리고 영하 269도의 극저온 자석 구조물이 공존하는 극한의 환경을 견디기 위한 필수적인 선택이었으며, 이를 통해 한국의 앞선 제작 기술력이 다시 한번 세계적으로 입증되었습니다. ITER 프로젝트는 핵융합 발전소 건설을 위한 기술적 타당성을 검증하는 인류의 원대한 도전입니다. 인간이 달에 발을 내디딘 지 반세기가 지났지만, 여전히 핵융합 에너지의 상용화는 극복해야 할 과제가 많은 미지의 영역으로 남아 있습니다. 하지만 이번 섹터 6호기 제작 성공을 기점으로 남은 섹터들의 제작과 조립이 순차적으로 진행된다면, 우리가 꿈꾸던 깨끗하고 무한한 에너지 시대는 한 걸음 더 가까워질 것입니다. 수많은 기술진의 노고가 녹아든 이 진공 용기는 미래 에너지 자립을 향한 가장 튼튼한 토대가 될 것으로 기대됩니다.

한국핵융합에너지연구원

물리학
융합
공학·기술