김형섭 포스텍 친환경소재학과·신소재공학과 교수(왼쪽)와 이기택 융합대학원생. 포스텍 제공.

국내 연구진이 군용 차량, 방탄 장비, 항공기 부품 등 군사 장비를 경량화하는 동시에 고강도로 구현할 수 있는 '금속 3D 프린팅 기술'을 개발했다. 

포스텍은 김형섭 친환경소재학·신소재공학과 교수, 이기택 융합대학원생(육군 대위) 연구팀이 '316L 스테인리스강'을 사용한 3D 프린팅 격자 구조의 기계적 특성을 살핀 연구 결과를 발표했다고 21일 밝혔다. 

금속 3D 프린팅을 통해 제작된 격자 구조는 충격 흡수 능력이 우수해 가벼우면서도 강도 높은 군사 장비를 구현할 수 있는 솔루션이다. 

연구팀은 금속 3D 프린팅 기술로 316L 스테인리스강을 체심입방구조(BCC), 면심입방구조(FCC), 옥텟 구조(OCT) 등 3가지 격자 구조로 제작했다. 

하중 변화에 따른 격자 구조의 기계적 강도 차이 및 변형 거동 모식도. 포스텍 제공.

그리고 전단(층밀리기) 및 압축 하중에서의 기계적 성능을 비교 분석했다. 그 결과 격자 형상에 따라 압축 및 전단 하중 하에서 기계적 특성에 상당한 차이가 있었다. 격자 구조별로 달라지는 변형 거동을 규명한 것이다.

이번 연구는 경량화와 강도를 동시에 확보할 수 있는 설계 방안을 제시해 국방 및 방위 산업에서의 적용 가능성을 시사했다. 특히 폭발 충격 완화와 같은 군사 분야의 고하중 환경에서 격자 구조의 응용 가능성이 기대된다. 

김 교수는 “다양한 하중 하에서 격자 구조의 변형 거동을 심도 있게 분석해 국방 산업에서 필요한 경량화 및 내충격 강화 기술을 실현할 수 있을 것”이라며 “특히 격자 구조는 폭발 충격을 완화하고 고강도 경량 구조물을 설계하는 데 최적의 재료가 될 수 있다”고 말했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘어디티브 매뉴팩처링’’에 최근 게재됐다.

<참고 자료>

doi.org/10.1016/j.addma.2024.104425

가볍고 강한 군사 장비 만들 '금속 3D 프린팅' 개발 : 동아사이언스

포스텍, 국방과학기술에서 경량화·강도 동시 확보할 수 있는 혁신적 설계 방안 제시 - 전자신문

첨단 금속 3D 프린팅 격자 구조, 국방 과학기술에 새 장을 열다 < 대학/교육 < 종합뉴스 < 기사본문 - 대경일보

첨단 금속 3D 프린팅 격자 구조, 국방 과학기술에 새 장을 열다 - 교수신문​​​

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