‘수소’시대 주목받는 ‘3D 프린팅’ 공정연구
‘수소’시대 주목받는 ‘3D 프린팅’ 공정연구
  • 임성희 기자
  • 승인 2021.11.01 12:52
  • 댓글 0
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 ‘수소’시대 주목받는 ‘3D 프린팅’ 공정연구

 

"3D 프린팅 공정 연구로 철강산업 가치를 재창출 하고 싶습니다" (사진 임성희 기자)
"3D 프린팅 공정 연구로 철강산업 가치를 재창출 하고 싶습니다" (사진 임성희 기자)

얼마 전 현대차 정의선 회장의 ‘수소경제’ 한 마디에 나라가 들썩였었다. 그만큼 수소 시대가 성큼 다가오고 있다는 소리다. 많은 사람이 연료로서의 수소에 집중하지만, 수소 저장 용기에 대한 고민도 필수다. 수소 저항성을 갖는 합금을 개발해 3D 프린팅 공정으로 최상의 부품을 만들어내겠다는 다부진 각오를 밝힌 김정기 교수가 주목받는 이유다.

철강산업에 3D 프린팅이라는 새로운 옷을 입히다
다양한 신소재 개발로 철강산업의 파이가 축소되고 있지만, 여전히 철강산업은 우리 경제 버팀목 중 하나다. 지속가능성을 위해선 환경친화적이며 신소재와 다른 클래식한 소재가 가지는 장점을 최대한 발휘할 수 있는 무언가가 필요하다. 김정기 교수는 포스텍에서 공정의 신세계를 접했다고 밝혔다. “구조금속 연구가 올드하다고 생각할 수 있지만 가성비에서는 신소재가 따라올 수 없다고 생각했고, 새로운 공정의 옷을 입히면 충분히 경쟁력이 있다고 확신했습니다” 같은 소재라도 공정이 달라짐에 따라 물성이 달라지고, 제품의 성능까지 달라질 수 있다는 것에 큰 매력을 느낀 그는 공정연구에 점점 심도를 더하며 3D 프린팅에 집중했다. “구조금속 연구 카테고리 중 공정연구자들의 비율이 가장 낮아요. 아무래도 보수적이기 때문인데요, 그중에서도 3D 프린팅 공정연구가 최첨단 연구로 손꼽히고 있어요. 최첨단이면서 가격경쟁력까지 갖춘다면 철강산업의 가치를 재창출할 수 있다고 생각합니다” 김 교수 연구 1단계가 3D 프린팅 연구라면 2단계는 수소 시대 맞춤형 연구가 더해진다. 수소 저항성을 갖는 합금 개발인데, 3D 프린팅을 통해 최상의 물성을 갖는 재료를 만들어내는 것이다. “3D 프린팅은 고에너지를 금속에 쏘는 방법이다 보니 금속의 불안정성이 커져요. 일반적이라면 불안정한 상태를 지양하는데, 저희는 오히려 불안정한 상태에서 더 좋은 물성이 생기는 걸 발견했습니다. 수소 시대에 수소저장 용기에 대한 고민도 많은데, 재료 미세조직을 잘 디자인하면 수소 환경 안에서도 좋은 물성을 유지하는 가능성을 봤습니다” 

수소자동차나 액화 수소 파이프라인 상용화 기대
김정기 교수는 구조용 금속소재 연구에 특화된 선배 교수들이 다수 포진해있는 경상국립대에 2019년 9월 부임하며 연구 네트워크 형성과 실험 장비 구축에 많은 도움을 받았다고 전했다. 경상국립대 나노신소재융합공학과는 금속, 고분자, 세라믹, 화공 등 4가지 소재 관련 융합학과로 융합연구와 인력양성이 이뤄지고 있다. BK21 4단계를 진행하며 대학원생 전문인력을 양성하고 있으며, 생체 타이타늄 관련 3D 프린팅 연구로 기초연구실이 꾸려져 있고 김정기 교수도 같이 참여하고 있다. 경상국립대가 소재한 경남 진주에는 금속 소재 관련 산업체가 다수 포진하고 있어 인력양성과 함께 취업 또한 활발히 이뤄지고 있으며, 근처 사천시에 한국항공우주산업 주식회사(KAI)와 협업해 항공기 소재부품 국산화 연구도 진행하고 있다. 융합연구와 협업을 유기적으로 진행하며 막내 교수로서 기반을 닦아온 김정기 교수는 최근 ‘결함 엔지니어링을 활용한 준안정 수소저항 합금 개발’ 과제로 포스코사이언스펠로에 선정됐다. 협업과제가 아닌 그의 연구실 단독과제로 그의 연구 이상을 실현할 중요한 발판이 될 것으로 보인다. “과제 자체는 2년인데 시안은 10년을 보고 있습니다. 기본적인 이론을 2년 동안 만들고, 데이터베이스 체계화를 3, 4년간 진행할 예정입니다. 나머지는 부품화와 기술개발에 투자해서 최종적으로는 수소자동차나 액화 수소 파이프라인 상용화까지 생각하고 있습니다. 2030년까지는 완성하고 싶어요” 상당히 체계적인 김 교수의 계획에 절로 감탄이 나왔다. 본격적인 수소 시대 진입 전에 연구개발을 완성하겠다는 그의 의지가 돋보인다. 3D 프린팅 공정은 두산중공업 등 지역 산업체 관심도 많다. 기존 공정보다 버려지는 재료를 최소화할 수 있어 가격경쟁력을 가질 수 있기 때문이다. 그의 3D 프린팅 공정연구가 더 주목받는 이유다. 

김정기 교수 연구 1단계가 3D 프린팅 연구라면 2단계는 수소 시대 맞춤형 연구가 더해져 수소저항성을 갖는 합금개발을 진행한다. 포스코사이언스펠로 선정으로 관련 연구에 기대가 크다. (사진 임성희 기자)
김정기 교수 연구 1단계가 3D 프린팅 연구라면 2단계는 수소 시대 맞춤형 연구가 더해져 수소저항성을 갖는 합금개발을 진행한다. 포스코사이언스펠로 선정으로 관련 연구에 기대가 크다. (사진 임성희 기자)

 

“건강해야 연구도 잘할 수 있어요”
일주일에 4, 5번 정도는 운동에 투자한다는 김정기 교수는 건강해야 연구도 할 수 있다고 강조했다. “연구를 하다 보면 밤낮이 바뀔 때도 있고, 규칙적인 생활이 힘들어요. 그러다 보면 건강을 잃기 쉬워서, 연구하고 싶어도 연구를 할 수 없는 상황이 발생합니다. 연구는 1, 2년이 아닌 20~30년을 보고 해야 하는 롱런입니다. 건강을 관리하면서 행복하게 연구하자고 학생들에게 자주 이야기합니다” 공정연구의 신세계를 열어준 포스텍 김형섭 지도교수에게 감사를 전한 김정기 교수는 “연구의 시작을 열어주신 지도교수님과 현재 K-금속센터를 통해 융합연구를 하는 학과 교수님들에게 감사를 드리고 싶어요. 3D 프린팅 기계가 상당히 고가인데, 학교와 학과 교수님들의 도움과 배려로 장비를 구축할 수 있었습니다. 좋은 연구성과로 보답하겠습니다”라고 밝혔다. 올드한 철강연구를 세련된 연구로 탈바꿈시키며 시대의 흐름을 읽는 김정기 교수의 행보를 주목해본다. 
 

[이슈메이커=임성희 기자] 


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