K-방산의 미래, 첨단 소재 세라믹의 전략적 가치
기사일자 : 2025.08.26
일제 강점기 초기 대한민국의 독립군은 현대식 군사체계가 미비하고 주로 농기구와 구식 소총 등 재래식 무기로 의병 활동을 전개했다. 하지만 러시아제 모신나강 소총과 일본군 무기 등을 확보하며 부분적으로 현대식 무기 운용을 하며, 이를 바탕으로 무장 투쟁을 전개했다.
해방 이후 6·25 전쟁을 거치며 미군 장비를 사용하게 되면서 현대식 무기와 보급 체계 및 전술의 중요성을 절실히 인식하게 되었다. 이러한 경험은 1970년대 자주국방 정책으로 이어져 본격적인 자체 무기체계 개발의 기반이 되었다.
오늘날 대한민국은 대략 45만명의 병력을 보유한 자주 국방 국가이기도 하며, 2022년 173억 달러 규모의 K2 전차, K9 자주포, KAI KA21/FA50 항공기, 천궁-II 방공체계 등을 수출하며 세계 8위권 방산 수출국으로 성장했다. 그러나 무기체계의 성능과 신뢰성은 여전히 핵심 첨단 소재와 공정 기술의 한계에 의해 제약을 받고 있다.
예를 들어 첨단 소재 중 하나인 첨단 세라믹은 경량·내열·내마모·전파 특성을 동시에 갖추어 차세대 국방 부품의 핵심으로 평가된다. 하지만 고유한 특성인 취성(brittleness) 때문에 압축에는 강하나 인장이나 충격·진동 환경에는 취약하다. 일단 균열이 발생하면 순식간에 전파되어 전체 구조를 파괴할 수 있기 때문에, 일반 구조재로 활용하기에는 제약이 따른다.
그러나 국방 방호 설계에서는 이 취성이 오히려 전략적으로 활용된다. 고속 탄환이 세라믹 방호판에 충격을 가하면 표면은 파손되지만, 동시에 방사형 균열(conoid crack)이 발생하면서 충격 에너지를 분산하고, 후방에 배치된 금속이나 복합재가 남은 에너지를 흡수하는 구조로 설계된다. 즉, 세라믹의 취성을 반대로 활용하여, 위협 에너지를 분산·제거하는 장치로 전환한 것이다. 이 원리는 전차의 복합장갑, 장갑차 외벽, 헬리콥터 조종석 방탄 패널 등 다양한 국방 장비에 적용되고 있다. 최근에는 △작은 타일 형태로 배열하는 타일링 구조 △금속층을 더해 균열 확산을 억제하는 보강 기법 △손상 후 일부 성능을 회복할 수 있는 자가 복구 세라믹 기술 등 다양한 연구도 진행 중이다.
CoorsTek 세라믹 장갑 지상 차량 방탄 부품(모듈식 조립 및 진공 접합) 출처 : CoorsTek
고속 탄환이 세라믹 방호판에 충격한 후의 실제 파손 모습(취성에 의한 균열 및 방사형 파편화 모습) 출처 : Researchgate
하지만 이런 세라믹 소재 역시 전통적 가공 방식만으로는 △리드타임 장기화 △단가 상승 △소량 맞춤 생산 곤란 등의 한계가 있다. 무엇보다 금속·플라스틱과 달리 반드시 소결(Sintering) 공정을 거쳐야 최종 강도와 치수 정밀도가 확보되는데, 이 공정은 고온 제어·균질화·수축 변형 관리 등 고도의 기술을 요구하며, 현재 안정적으로 구현할 수 있는 국가는 소수에 불과하다.
따라서 이러한 한계를 극복한다면 국방산업은 새로운 도약을 맞이할 수 있다. 그 해법 중 하나가 바로 세라믹 3D프린팅이다. 이 기술은 △첨단 소재 자립 △공급망 안정 △국방 기술 보안 △차세대 무기체계 개발 속도 향상 △복잡한 형상 자유도에 기여할 수 있는 차세대 제조 기술로 주목받고 있다.
대한민국이 세계적 국방 강국으로 위상을 이어가기 위해서는 단순한 무기 수출을 넘어, 핵심 소재와 공정 기술의 자립이 반드시 필요하다. 세라믹 3D프린팅은 소량 맞춤형 고부가 부품의 내재화를 가능하게 하고, 국방 기술 보호와 공급망 리스크 대응을 동시에 충족시킬 수 있는 전략적 해법이다. 정부 차원에서는 관련 기술의 실증 확대, 조달 제도 개선, 표준 제정 지원을 통해 한국형 세라믹 3D프린팅 기반 국방 생태계를 조성해야 한다.
다음 기고에서는 이러한 세라믹 3D프린팅의 도입 목적과 첨단 공정 기술을 차례로 살펴본다
기고 : 단국대학교 신정현 교수
출처 : 데일리방산 https://www.dailydefense.co.kr/news/articleView.html?idxno=260
K-방산의 미래, 첨단 소재 세라믹의 전략적 가치
기사일자 : 2025.08.26
일제 강점기 초기 대한민국의 독립군은 현대식 군사체계가 미비하고 주로 농기구와 구식 소총 등 재래식 무기로 의병 활동을 전개했다. 하지만 러시아제 모신나강 소총과 일본군 무기 등을 확보하며 부분적으로 현대식 무기 운용을 하며, 이를 바탕으로 무장 투쟁을 전개했다.
해방 이후 6·25 전쟁을 거치며 미군 장비를 사용하게 되면서 현대식 무기와 보급 체계 및 전술의 중요성을 절실히 인식하게 되었다. 이러한 경험은 1970년대 자주국방 정책으로 이어져 본격적인 자체 무기체계 개발의 기반이 되었다.
오늘날 대한민국은 대략 45만명의 병력을 보유한 자주 국방 국가이기도 하며, 2022년 173억 달러 규모의 K2 전차, K9 자주포, KAI KA21/FA50 항공기, 천궁-II 방공체계 등을 수출하며 세계 8위권 방산 수출국으로 성장했다. 그러나 무기체계의 성능과 신뢰성은 여전히 핵심 첨단 소재와 공정 기술의 한계에 의해 제약을 받고 있다.
예를 들어 첨단 소재 중 하나인 첨단 세라믹은 경량·내열·내마모·전파 특성을 동시에 갖추어 차세대 국방 부품의 핵심으로 평가된다. 하지만 고유한 특성인 취성(brittleness) 때문에 압축에는 강하나 인장이나 충격·진동 환경에는 취약하다. 일단 균열이 발생하면 순식간에 전파되어 전체 구조를 파괴할 수 있기 때문에, 일반 구조재로 활용하기에는 제약이 따른다.
그러나 국방 방호 설계에서는 이 취성이 오히려 전략적으로 활용된다. 고속 탄환이 세라믹 방호판에 충격을 가하면 표면은 파손되지만, 동시에 방사형 균열(conoid crack)이 발생하면서 충격 에너지를 분산하고, 후방에 배치된 금속이나 복합재가 남은 에너지를 흡수하는 구조로 설계된다. 즉, 세라믹의 취성을 반대로 활용하여, 위협 에너지를 분산·제거하는 장치로 전환한 것이다. 이 원리는 전차의 복합장갑, 장갑차 외벽, 헬리콥터 조종석 방탄 패널 등 다양한 국방 장비에 적용되고 있다. 최근에는 △작은 타일 형태로 배열하는 타일링 구조 △금속층을 더해 균열 확산을 억제하는 보강 기법 △손상 후 일부 성능을 회복할 수 있는 자가 복구 세라믹 기술 등 다양한 연구도 진행 중이다.
CoorsTek 세라믹 장갑 지상 차량 방탄 부품(모듈식 조립 및 진공 접합) 출처 : CoorsTek
고속 탄환이 세라믹 방호판에 충격한 후의 실제 파손 모습(취성에 의한 균열 및 방사형 파편화 모습) 출처 : Researchgate
하지만 이런 세라믹 소재 역시 전통적 가공 방식만으로는 △리드타임 장기화 △단가 상승 △소량 맞춤 생산 곤란 등의 한계가 있다. 무엇보다 금속·플라스틱과 달리 반드시 소결(Sintering) 공정을 거쳐야 최종 강도와 치수 정밀도가 확보되는데, 이 공정은 고온 제어·균질화·수축 변형 관리 등 고도의 기술을 요구하며, 현재 안정적으로 구현할 수 있는 국가는 소수에 불과하다.
따라서 이러한 한계를 극복한다면 국방산업은 새로운 도약을 맞이할 수 있다. 그 해법 중 하나가 바로 세라믹 3D프린팅이다. 이 기술은 △첨단 소재 자립 △공급망 안정 △국방 기술 보안 △차세대 무기체계 개발 속도 향상 △복잡한 형상 자유도에 기여할 수 있는 차세대 제조 기술로 주목받고 있다.
대한민국이 세계적 국방 강국으로 위상을 이어가기 위해서는 단순한 무기 수출을 넘어, 핵심 소재와 공정 기술의 자립이 반드시 필요하다. 세라믹 3D프린팅은 소량 맞춤형 고부가 부품의 내재화를 가능하게 하고, 국방 기술 보호와 공급망 리스크 대응을 동시에 충족시킬 수 있는 전략적 해법이다. 정부 차원에서는 관련 기술의 실증 확대, 조달 제도 개선, 표준 제정 지원을 통해 한국형 세라믹 3D프린팅 기반 국방 생태계를 조성해야 한다.
다음 기고에서는 이러한 세라믹 3D프린팅의 도입 목적과 첨단 공정 기술을 차례로 살펴본다
기고 : 단국대학교 신정현 교수
출처 : 데일리방산 https://www.dailydefense.co.kr/news/articleView.html?idxno=260