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이욱진(W. Lee),전종배(J. B. Jeon),심도식(D.-S. Shim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
레이저 직접적층법 및 선택적 레이저 용융법이라 불리우는 금속적층제조 공정은 금속 원소재를 고에너지 빔으로 녹여서 한층 한층 쌓는 과정을 반복하여 3 차원의 복잡한 형상을 제조할 수 있는 새로운 공정으로, 일반적인 가공법으로는 제작하기 힘든 중공 형태 등의 아주 복잡한 형상을 쉽게 제작할 수 있는 큰 장점이 있어서 다양한 산업분야로의 응용이 기대되고 있다. 금속적층제조에는 크게 와이어 아크 적층방식, 고에너지 직접적층방식 및 레이저 파우더 베트 용융 방식의, 세 가지 방식의 공정이 널리 응용되고 있는데, 이 중 와이어 아크를 제외한 다른 두 가지 방식은 고에너지 레이저 빔을 응용하여 금속 분말을 용해하여 쌓는 공정이다. 구체적으로 레이저 직접적층법은 금속 대상재에 직접 분말형태의 원소재를 순차적으로 고출력 레이저와 함께 분사함으로써 용융풀을 형성하고, 이를 반복하여 층층히 적층하는 공정으로, 사용자가 원하는 부분에 선택적인 적층이 가능하고 복잡한 형상의 표면에도 적용이 가능한 등의 장점이 있어서 앞으로 기계부품의 표면강화나 보수에 널리 활용될 것으로 기대된다. 선택적 레이저 용융법은 분말재료를 한층 한층 미리 깔아놓은 후 레이저를 조사하는 과정을 반복하여 적층하는 공정으로, 아주 정밀한 3 차원의 형상이 제작 가능하며 중공 형태 역시 제작이 가능하기 때문에 맞춤형 기계부품이나 내부유로를 가지는 복잡한 형상, 격자 구조 등 다양한 고부가가치 부품에 향후 적용이 기대되고 있다. 본 발표에서는 극저온 분야 등 다양한 극한 환경에 앞으로 적용이 기대되고 있는 금속 적층 관련 연구결과들과 최근 산업적용사례들을 적층소재의 재료물성 관점에서 소개하고 향후 극복해야 할 과제들을 논의해 보고자 한다.