에이엠솔루션즈 “중대형 금속 부품, DED가 가장 이상적”

중대형 금속 부품 제조에서 DED(Directed Energy Deposition, 에너지제어형 적층제조) 기술이 기존 제조공정의 한계를 보완할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다. 특히 로봇 플랫폼과 와이어·분말 기반 적층제조 기술을 결합하면 대형 부품 제작, 부품 재생정비, 이종소재 적용, 후가공 연계 등 다양한 산업 분야로 적용 범위를 넓힐 수 있다는 분석이 나왔다.

에이엠솔루션즈 김대중 대표이사는 7월 9일 일산 킨텍스에서 열린 ‘제2회 AM KOREA 2026 Conference’에서 ‘대형 금속 적층제조와 로봇 플랫폼 기술을 통한 제조한계 극복’을 주제로 발표했다. 이번 발표는 ‘AI 기반 제조혁신과 적층제조 기술’ 세션에서 진행됐다.

김 대표는 “중대형이라고 하면 일반적으로 미터급 이상 부품을 의미하는데, 이 같은 부품에는 DED 프로세스가 가장 이상적”이라고 설명했다. PBF(Powder Bed Fusion) 방식도 다중 레이저 적용 등을 통해 대형화가 시도되고 있지만, 경제성과 산업 적용성을 고려하면 중대형 금속 부품에는 DED 기술이 상대적으로 적합하다는 것이다.

DED는 금속 분말이나 와이어를 공급하면서 레이저, 아크 등 에너지원으로 소재를 녹여 적층하는 방식이다. 김 대표는 사용하는 재료와 에너지원에 따라 금속 적층제조 기술의 적용 분야가 달라진다고 설명했다. 에이엠솔루션즈는 레이저 와이어, 레이저 파우더, 아크 와이어 등 세 가지 기술을 중심으로 산업별 수요에 맞는 적층제조 솔루션을 개발하고 있다.

특히 아크 와이어 기반 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)은 현존 금속 3D프린팅 기술 중 적층 속도가 가장 빠른 공정으로 소개됐다. 김 대표는 “아크 와이어 방식은 조선해양 분야에 가장 최적화돼 있다”며 “반대로 항공우주나 자동차 분야에 WAAM을 그대로 적용하면 적합하지 않은 경우도 있어, 기술별 장점과 수요 시장을 정확히 매칭하는 것이 중요하다”고 말했다.

에이엠솔루션즈는 현재 우주항공, 조선해양, 원자력, 국방 MRO 등 DED 기술의 강점이 드러나는 분야를 중심으로 사업을 전개하고 있다. 대표 사례로는 한국항공우주연구원, 이노스페이스 등과의 발사체 압력용기 제작, 독일 아리안과의 유사 압력용기 제작 및 테스트, 삼성중공업과의 LNG 화물창 부품 개발, 국방 부품 재생정비 등이 소개됐다.

국방 분야에서는 컨테이너 타입의 로봇 3D프린터를 공급해 전차 등 국방 부품 MRO 사업화를 추진하고 있으며, 발전 분야에서는 두산에너빌리티와 발전용 터빈 블레이드 팁 재생정비 기술을 실증하고 있다. 김 대표는 “DED 기술은 신규 부품 제작뿐 아니라 손상 부위 보수, 기능 부여, 고부가 소재 적용 등 재생정비 분야에서도 활용 가능성이 크다”고 설명했다.

발표에서는 에이엠솔루션즈가 추진 중인 지능형 적층제조 솔루션도 소개됐다. 김 대표는 대형 프로펠러를 예로 들며, 단순 형상의 중심부는 적층 속도가 빠른 아크 와이어 방식으로 제작하고, 정밀도와 품질이 필요한 날개부는 레이저 와이어나 레이저 파우더 방식을 적용하며, 손상부 보수나 기능 강화에는 분말 DED를 활용할 수 있다고 전했다.

이 같은 접근은 경제성 확보와도 연결된다. 김 대표는 “대형 임펠러를 분말 기반 공정만으로 수백 시간 제작하면 비용이 크게 늘어나 소비자가 사용하기 어렵다”며 “부품 형상과 기능에 따라 최적의 공정을 조합하는 것이 중요하다”고 강조했다.

에이엠솔루션즈는 이를 위해 산업용 로봇 기반 플랫폼에 헤드 모듈을 교체하는 방식으로 다양한 DED 공정을 구현하는 방향을 제시했다. 동일한 로봇 베이스에 레이저, 와이어, 아크, 분말 공급 장치 등을 조합하면 공정별 특성을 살리면서도 시스템 공통 요소를 활용할 수 있다.

김 대표는 금속 적층제조가 단순 프린터 수준을 넘어 스마트 제조장비로 발전하기 위해서는 품질 제어, 지능화, 전후 공정 연계가 필요하다고 강조했다. 기존에는 작업자가 장비 운용법을 익히고, CAD/CAM 작업과 공정 레시피를 반복적으로 조정하며 제품을 제작했다면, 앞으로는 장비가 제품 형상과 요구 성능을 인식하고 적합한 공정, 경로, 레시피를 제안하는 방향으로 진화해야 한다는 것이다.

실제 적용 사례로는 티타늄 와이어를 이용한 발사체 압력용기 제작과 다이아몬드 공구 코팅 자동화 장비가 소개됐다. 발사체 압력용기 제작 사례에서는 레이저 와이어 DED와 실시간 모니터링 기술을 활용해 결함 없는 품질 확보를 목표로 하고 있다. 다이아몬드 공구 코팅 장비는 기존 공정으로 제작된 공구를 로봇이 장비 안으로 이송하고, 장비가 제품을 인식한 뒤 경로를 자동 생성해 레이저와 분말을 이용해 필요한 부위를 코팅하는 방식이다.

해외 사례로는 네덜란드 WAAM 전문기업 램랩(RAMLAB)과 영국 딥매뉴팩처링(Deep Manufacturing) 사례가 제시됐다. 김 대표는 영국에서 다수의 로봇을 활용해 직경 6m, 30톤 규모의 해저 구조물을 제작하는 사례를 소개하며, 대형 금속 부품 제조에서는 단일 로봇보다 여러 대의 로봇이 협업하는 멀티 로봇 방식이 중요해지고 있다고 설명했다.

다만 멀티 로봇 기반 금속 적층제조는 로봇 간 충돌 방지, 작업 분배, 적층 안정성, 제어 정밀도, 운영 효율성 등을 동시에 고려해야 하는 고난도 기술이다. 김 대표는 “아직 완전하게 구현되고 있다고 보기는 어렵지만, 전 세계적으로 관련 시도들이 이어지고 있다”고 말했다.

대형 금속 적층제조의 또 다른 과제로는 후가공이 꼽혔다. 김 대표는 두산에너빌리티와의 협업 경험을 언급하며 “미터급 이상의 제품을 만들었더니 후가공이 어려워진다는 문제가 발생한다”고 설명했다. 이에 따라 대형 금속 부품 제조에서는 적층과 가공을 결합한 하이브리드 공정, 측정과 품질 제어가 연계된 통합 제조 시스템이 필요하다고 강조했다.

로봇 플랫폼의 장점은 공정 간 협업에도 있다. 한 대의 로봇은 WAAM을 수행하고, 다른 로봇은 레이저 적층을 담당하며, 또 다른 로봇은 정밀 측정이나 후가공을 수행하는 방식으로 제조라인을 구성할 수 있다. 김 대표는 “생산라인에 사람을 각각의 역할에 맞게 배치하듯, 로봇도 각각의 기능을 수행하도록 배치하고 이를 통합하면 최종적으로 소비자가 원하는 제품을 만들 수 있다”고 설명했다.

업계에서는 DED와 WAAM 기반 금속 적층제조가 기존 주조, 단조, 용접, 절삭 중심 공정으로 대응하기 어려운 대형·고부가 부품 분야에서 활용 가능성이 클 것으로 보고 있다. 특히 우주항공 압력용기, 조선해양 구조물, 발전 터빈 부품, 국방 MRO 등은 소량·고부가·대형 부품 수요가 많아 로봇 기반 금속 적층제조 적용이 확대될 가능성이 높다.

김 대표는 “적층제조는 기존 산업을 모두 대체하기보다 새로운 산업과 고부가가치 제품을 만들어내는 영역에서 강점을 가진다”며, 로봇 플랫폼과 DED 기술을 결합한 금속 적층제조가 향후 제조공정의 한계를 보완하는 핵심 기술로 자리 잡을 수 있다고 말했다.

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