[기사공유] 삼영기계, 주조에 '3D프린팅'…다품종 소량 생산 시대 해법

주조 기반 엔진 부품 전문 기업 삼영기계가 샌드 3D프린팅 기술을 활용한 공정 혁신으로 제조 경쟁력 강화에 나선다. 페로타임즈가 한국현 삼영기계 사장을 만나 주조 산업의 현실과 회사의 중장기 비전을 들었다.

1975년 설립된 삼영기계는 선박·철도·발전용 엔진의 핵심 부품인 피스톤, 실린더 블록, 실린더 헤드, 엔진 블록 등을 생산한다. 충남 공주 본사와 논산 주조공장을 중심으로 약 200명의 임직원이 근무하며, 설계부터 소재 개발, 주조, 가공까지 전 공정을 자체 수행하는 수직 통합형 제조 구조를 갖추고 있다. GT Metal, SDI(Samyoung Ductile Cast Iron) 등 독자 소재를 개발해 왔고, 독일·덴마크·미국·일본 등 17개국 이상에 제품을 공급하며 전체 매출의 약 60%가 수출에서 발생한다.

삼영기계가 적용하는 기술은 금속 분말로 최종 제품을 직접 출력하는 방식이 아니라, 주조에 쓰이는 모래 거푸집(몰드)을 샌드 3D프린팅으로 제작하는 ‘간접 3D프린팅’ 방식이다. 모래층에 바인더를 분사해 한 층씩 적층해 몰드를 만들고, 여기에 쇳물을 부어 주조 제품을 생산한다. 기존 주조 공정의 장점과 3D프린팅의 설계 자유도를 동시에 살릴 수 있다는 것이 핵심이다.

가장 큰 효과는 개발 기간 단축이다. 기존에는 목금형 제작에만 최소 3개월에서 길게는 6개월이 필요했지만, 3D 설계 데이터만 있으면 하루 만에 몰드를 출력할 수 있다. 물리적인 금형을 보관할 필요가 없어 수백~수천 종의 금형을 쌓아 두던 비용과 공간 부담도 사라진다. 또 수십 개의 중자(코어)를 조립해야 하던 엔진 부품을 일체형으로 제작할 수 있어, 일부 제품에서는 현장 수작업 시간이 70% 이상 감소하는 효과를 확인했다.

한 사장은 “주조 산업은 제품 종류가 많고 설계 변경이 잦은 다품종 소량 생산 구조인 경우가 많다”며 “3D프린팅 기술은 이러한 생산 구조에 매우 적합한 공정”이라고 설명했다. 하나의 프린팅 공간에서 서로 다른 여러 종류의 몰드를 동시에 제작할 수 있어 생산 유연성이 높고, 경량화·고효율 설계에 필요한 복잡한 형상도 구현할 수 있다. 실제로 설계 최적화를 거쳐 3D프린팅 몰드로 제작한 피스톤은 동일한 연료 조건에서 엔진 출력이 약 5% 향상되는 결과를 보였다.

최근에는 방산 분야로도 적용이 넓어지고 있다. 해외 엔진 부품이 단종되면서 국산화가 필요해진 특수목적 엔진 부품 프로젝트에 참여해, 3D프린팅 기반 주조 기술로 엔진 블록과 실린더 헤드를 개발했다.

장비 국산화도 함께 진행 중이다. 2014년 인력난 해소를 위해 샌드 3D프린팅을 도입할 당시에는 독일 장비를 들여왔지만 대당 20억 원을 웃도는 가격과 외산 장비의 A/S 문제로 양산 적용에 한계가 있었다. 이에 자체 개발에 나서 소형과 중대형 모델을 완성했고, 올해 상반기에는 2200×1000×700㎜ 규모의 초대형 모델 출시를 계획하고 있다. 국산 장비는 독일 장비 대비 40% 이상의 원가 절감 효과를 제공하며 유지비도 절반 수준이다.

한 사장은 “샌드 3D프린팅 같은 공정 기술을 활용한 제조업의 디지털 전환이 앞으로 산업 경쟁력을 좌우할 것”이라며 “뿌리 산업은 제조업의 기반인 만큼, 궁극적으로 100년 기업을 목표로 지속 가능한 제조 기술을 발전시키겠다”고 강조했다.

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