[에너지산업신문]

한국전기연구원 전기응용연구본부 한성태 박사팀이 99% 이상 수입에 의존했던 ‘전자빔 용접기’의 핵심 기술인 ‘전자총’과 ‘구동전원시스템’ 국산화에 성공했다.

전자빔 용접은 기존 용접으로는 할 수 없는 두꺼운 소재를 무결함 접합할 수 있다. 2021년 발사된 누리호 발사체의 연소기에도 특수강 소재와 부품을 결함 없이 붙이기 위해 전자빔 용접기가 활용됐다.

전자빔 용접기는 전자의 운동에너지로 각종 금속 소재를 서로 녹여 붙인다. 전자빔을 쏘면 높은 전압으로 가속된 전자가 용접물에 충돌하면서 운동에너지를 열에너지로 바꿔, 이때 생긴 고열로 용접물을 서로 접합한다.

우리나라는 독일과 일본 등지에서 장비의 99% 이상을 수입한다. 수입한 용접기를 유지 보수하려면 용도 분야의 첨단 기술 공개가 불가피한데, 이번에 국산화기술을 개발해 이를 방지할 수 있게 됐다.

전자빔 용접기는 전자총의 가속 에너지가 높을수록 소재 내부로 열원을 더 많이 침투할 수 있다. 전기연구원에서 개발한 용접기의 출력은 60킬로와트(kW), 가속전압은 120킬로볼트(kV)로 세계 최고 수준이며, 거의 모든 두꺼운 대형 소재 부품을 가공할 수 있다. 연구팀이 고전압 기술을 바탕으로 전계·자계 구조 최적화, 전압 불균형 최소화 등의 노력을 기울인 결과다.

한국전기연구원은 이 기술과 관련해 특허 출원과 논문 게재를 완료했다. 연구팀은 향후 176kV 이상 500밀리암페어(mA) 이상 초대형 대전류 전자총은 물론, 고강도 복잡 금속 구조물의 3D프린팅 등에서 금속 용융과 소재 경화, 표면 처리, 코팅 등을 수행하는 제어기술도 개발한다.

이번 연구는 산업통상자원부의 ‘첨단장비 사업의 산업기술 챌린지트랙’ 연구과제 결과물로, 한국전기연구원 외에도 한라이비텍, 한국기계연구원 부산기계기술연구센터 레이저실용화연구실, 부경대학교가 참여했다.

한성태 한국전기연구원 박사는 “고부가가치 산업이 늘어나면서 고정밀도 양질 용접 수요가 커지면 전자빔 용접은 필수가 될 것”이라며 “고성능 전자빔 용접기 맞춤형 첨단 장비를 국내 기술로 만드는 새로운 길을 열었다는 의미가 크다”고 전했다.

전자빔 용접기의 전자총(왼쪽)과 전원장치(오른쪽). (c)한국전기연구원

에너지산업신문 윤성환 knews7@eitimes.kr 윤성환의 기사 더보기

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