금속 부품에 반도체 내장하는 3D프린팅 기술 개발

재료연-한동대 연구팀, 금속-반도체 융합 적층제조 기술 개발


[아이뉴스24 최상국 기자] 재료연구소(소장 이정환)가 반도체를 내장한 금속 부품을 제작할 수 있는 3D 프린팅 기술을 선보였다.

재료연구소 분말세라믹연구본부 3D프린팅소재연구센터 유지훈 박사(센터장) 연구팀은 한동대학교 기계제어공학부 정임두 교수 연구팀과 함께, 금속과 반도체가 융합된 지능형 금속 부품을 SLM(Selective Laser Melting, 선택적 레이저 소결)기반 3D 프린팅 기술을 통해 세계 최초로 제조하는 데에 성공했다고 19일 발표했다.

개발된 기술은 금속을 재료로 한 부품을 제조할 때 센서, 마이크로프로세서 등의 반도체 칩을 부품 내부의 원하는 위치에 삽입해 제조할 수 있도록 하는 기술이다.

금속-반도체 융합 적층제조기술 원리 [재료연]

반도체를 내장한 금속 부품을 제조하기 위해서는 주조나 분말야금 같은 일반적인 금속 성형 공정을 사용할 수 없다. 금속이 녹을 정도의 고온 공정 하에서는 반도체 칩이 열에 의해 파손되거나 기능을 상실하기 때문이다.

연구팀은 고출력 레이저를 통한 금속 3D프린팅 공정 시, 반도체 부품의 삽입 위치에 열보호 형성층을 만들어 레이저의 직접적인 조형을 회피하는 방법을 개발했다. 이를 통해 스테인리스, 티타늄, 초내열 금속 등 현재 많이 쓰이고 있는 대부분의 금속 소재 부품 내부에 반도체를 탑재하는 데 성공했다.

금속 부품 내부에 반도체를 탑재하면 내부 상태 관측은 물론 다양한 기능을 구현할 수 있다. 기존에는 광섬유 형태의 온도 또는 압력센서를 통해 금속 부품 내부 상태를 관측하는 데 국한됐지만 이번 기술 개발로 다양한 센서, 마이크로프로세서, 블루투스/와이파이 모듈 등을 금속 부품에 융합할 수 있게 됐다.

진동/온도 센싱 및 블루투스 칩을 활용한 금속 부품 실시간 상태 관측 [재료연]

연구팀은 "스마트 공장 설비와 같이 대부분 금속으로 이루어진 장치를 물리적인 분해나, 접촉, 확인 없이 분석할 수 있어 조선, 자동차, 국방 산업 등 금속으로 이루어진 기존 기계 시스템의 초연결화 및 지능화에 기여할 것"으로 기대했다.

최상국기자 skchoi@inews24.com

관련기사


포토뉴스