기고문 II. 국방에서의 첨단 공정, 세라믹 3D프린팅이 여는 새로운 가능성
일자 : 2025.11.04
지난 기고에서는 국방 분야에서 첨단 소재, 특히 세라믹의 전략적 가치를 살펴보았다. 이번 글에서는 그 가치를 실질적으로 구현할 수 있는 세라믹 3D프린팅 공정의 의미와 가능성을 다루고자 한다.
앞서 우리는 세라믹 3D프린팅이 단순한 제조기술을 넘어 국방 전력화를 혁신할 수 있는 잠재력을 지녔음을 알게 되었다. 현지에서 즉시 생산이 가능하기 때문에 △재고 부담 감소 △물류 문제 해소 △기술 보안 강화 효과를 기대할 수 있다. 또한 공정 전환이 유연해 △설계 변경의 신속 적용 △다품종 소량 생산 △제품 전환 속도 향상이 가능하고, 무엇보다 금형 없이 복잡한 형상을 구현할 수 있어 디자인 자유도가 보장되며, 독창적 형상은 복제를 어렵게 만들어 기술 보호에도 기여한다. 이처럼 설치와 사용이 비교적 용이한 세라믹 3D프린팅은 외부 의존도를 낮추고, 기술 내재화를 통해 기술 유출 방지와 기술 독립국가로서의 위상 강화라는 전략적 의미를 갖는다.
예를 들어, KF-21 전투기에는 차세대 센서들이 다수 내장되고 있는데, 이는 고속·고기동이라는 플랫폼을 넘어, 실시간으로 주변 환경을 인지·판단해 전장 전체를 공유·조종하는 정보 플랫폼으로 진화함을 의미한다. 이 때 센서는 파일럿의 ‘눈’이자 전장의 감지망으로서 다음과 같은 근본적 역할을 수행한다.
F35 센서융합 시스템폼. VAnguard 제공
KF-21 AESA 레이더 시스템. 한화시스템 제공
즉 레이더(RF), 적외선/전자광학(EO/IR), 링크·전자전(EW) 등 다양한 센서가 서로 보완하여 단일 센서로는 불가능한 정밀한 식별·추적으로 종합적 상황인식(즉시·다차원 정보 실시간 획득), 센서 융합(sensor fusion)으로 적·아군 식별, 위협의 상황하에서 신속한 의사결정으로 탐지부터 교전 결정까지 걸리는 대응 시간을 단축하고, 나아가 네트워크화된 집단 전투(네트워크 중심 전투)에서의 선두에서 ‘정보 제공자’로서의 역할로 전술적 효과를 배가시킬 수 있다, 센서가 제공하는 정밀한 영상·전자정보는 정찰·표적획득·유도탄 유도·전자전 등 여러 임무의 동시 수행을 가능하게 해, 전투기 한 대의 임무효율을 극대화하며, 무엇보다 적의 탐지·유도체계를 조기에 식별하고 대응(EW, 회피기동, 교란)할 수 있게 해 전투기의 생존성을 높일 수 있게 된다.
이 때 전투기의 레이더 및 적외선 센서 커버, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더 모듈 보호 돔 등 고정밀·투명 세라믹 부품이 요구된다. 이러한 부품은 복잡한 곡면 및 내부 구조를 갖거나, 얇은 두께와 강도, 정밀 치수 유지가 모두 중요하므로 전통 제조 방식으로는 설계/제작 제약이 크다. 그러나 세라믹 3D프린팅 공정을 쓰면, 내부 보강 구조 삽입, 두께 변화 최적 설계, 일체형 구조 구현 등이 가능하다. 예를 들어 센서 커버는 레이저 - 적외선 경로가 손상되지 않도록 투명도와 물리적 보호를 동시에 만족해야 하는데, 세라믹 3D프린팅을 통해 얇으면서도 균일한 두께, 미세 형상 보강, 내부 냉각 채널 통합 등이 가능해지면, 기존 방식보다 경쟁우위를 확보할 수 있다.
다른 예로 최근 국내 한 대기업이 오랜 기간 개발한 첨단 기술이 해외 파트너사를 통해 중국으로 넘어간 사례가 있었다. 다행히 국제 분쟁 조정에서 개발 기간에 준하는 보호 판결을 받았지만, 모든 경우가 이렇게 해결되지는 않는다. 결국 핵심 기술은 애초에 유출되지 않아야 하며, 이를 위해서는 독립적으로 보유·운용할 수 있는 기술력이 필수적이다. 미국의 한 항공우주 기업이 신기술을 자신 있게 공개할 수 있는 것도, 자체 보유한 3D프린팅 공정을 통해 핵심 부품을 직접 제작함으로써 누구도 쉽게 모방할 수 없는 제조 역량을 갖췄기 때문이다.
정리하면 세라믹 3D프린팅 공정이 국방에 제공하는 가치는 세 가지로 요약된다.
첫째, 전력화 속도 단축 – 전통적 금형 제작에는 수개월이 소요되지만, 3D프린팅은 며칠 내 시제품 제작과 시험 투입이 가능하다.
둘째, 소량 맞춤 생산 대응 – 국방 부품은 대량생산보다 긴급 보급이나 제한적 수요가 많아 3D프린팅의 유연성이 적합하다.
셋째, 보안성 강화 – 설계부터 후가공까지 국내 기술로 전 공정을 수행하면 해외 의존을 줄이고 기술 유출을 방지할 수 있다.
하지만 세라믹 3D프린팅은 단순 출력에 그치지 않고 ‘출력 → 세척 → 탈지 → 소결 → 연마’라는 일련의 공정이 유기적으로 연결되어야 비로소 현장에서 활용 가능한 완전한 부품으로 완성된다.
쓰리디컨트롤즈 제공.
(1) 출력(Print): 디지털 설계 파일을 기반으로 미세한 세라믹 슬러리를 적해 복잡한 형상 구현
(2) 세척(Cleaning): 잔여물질 제거 및 형상 유지
(3) 탈지(Debinding): 바인더 성분 제거로 균열과 기공 방지
(4) 소결(Sintering): 고온에서 입자 간 결합 촉진, 강도와 밀도 확보
(5) 연마(Polishing): 규격에 맞는 표면 품질 확보
즉 아무리 첨단 기술이라도 연관된 공정이 뒷받침되지 않으면 뛰어난 기술이나 소재도 실제 무기체계로 구현되기 어렵다. 예를 들어 세라믹은 금속이나 플라스틱과 달리 반드시 소결(Sintering) 과정을 거쳐야 하며, 이 과정에서 강도와 치수 정밀도가 결정된다. 단순히 소재로 형상을 구현하는 것만으로는 최종 품질을 담보할 수 없으며, 이는 군수 현장에서 치명적 리스크로 작용할 수 있다.
즉 소결 공정은 단순 가열이 아닌 △수축 변형 관리 △미세구조 균질화 △고온 안정성 확보 등 복합적 제어 기술이 필요하다. 해외에서도 이를 안정적으로 구현하는 기업은 소수이며, 국내에서는 더욱 드물다.
국방 산업에서도 공정 기술은 곧 전력화 속도·품질 신뢰성·보안성을 좌우하는 핵심 요소다.
각 공정이 한 치의 오차도 없이 완결성을 갖추어야만 완전한 결과물을 얻을 수 있다. 공정 통합 기술을 확보하지 못한다면 출력물은 단순 시제품 수준에 머물 수밖에 없다. 반대로 이러한 전 주기 공정을 통합해 안정적으로 구현할 수 있다면 언제든 방산 특화 제품을 제작할 수 있으며, 이는 곧 국방 경쟁력의 새로운 전환점을 의미한다.
이제 세라믹 3D프린팅은 단순한 신기술이 아니라, 대한민국 국방의 미래를 선도할 첨단 공정 혁신의 핵심 축이라 할 수 있다.
기고 : 단국대학교 신정현 교수
출처 : 데일리방산 : https://www.dailydefense.co.kr/news/articleView.html?idxno=399
기고문 II. 국방에서의 첨단 공정, 세라믹 3D프린팅이 여는 새로운 가능성
일자 : 2025.11.04
지난 기고에서는 국방 분야에서 첨단 소재, 특히 세라믹의 전략적 가치를 살펴보았다. 이번 글에서는 그 가치를 실질적으로 구현할 수 있는 세라믹 3D프린팅 공정의 의미와 가능성을 다루고자 한다.
앞서 우리는 세라믹 3D프린팅이 단순한 제조기술을 넘어 국방 전력화를 혁신할 수 있는 잠재력을 지녔음을 알게 되었다. 현지에서 즉시 생산이 가능하기 때문에 △재고 부담 감소 △물류 문제 해소 △기술 보안 강화 효과를 기대할 수 있다. 또한 공정 전환이 유연해 △설계 변경의 신속 적용 △다품종 소량 생산 △제품 전환 속도 향상이 가능하고, 무엇보다 금형 없이 복잡한 형상을 구현할 수 있어 디자인 자유도가 보장되며, 독창적 형상은 복제를 어렵게 만들어 기술 보호에도 기여한다. 이처럼 설치와 사용이 비교적 용이한 세라믹 3D프린팅은 외부 의존도를 낮추고, 기술 내재화를 통해 기술 유출 방지와 기술 독립국가로서의 위상 강화라는 전략적 의미를 갖는다.
예를 들어, KF-21 전투기에는 차세대 센서들이 다수 내장되고 있는데, 이는 고속·고기동이라는 플랫폼을 넘어, 실시간으로 주변 환경을 인지·판단해 전장 전체를 공유·조종하는 정보 플랫폼으로 진화함을 의미한다. 이 때 센서는 파일럿의 ‘눈’이자 전장의 감지망으로서 다음과 같은 근본적 역할을 수행한다.
F35 센서융합 시스템폼. VAnguard 제공
KF-21 AESA 레이더 시스템. 한화시스템 제공
즉 레이더(RF), 적외선/전자광학(EO/IR), 링크·전자전(EW) 등 다양한 센서가 서로 보완하여 단일 센서로는 불가능한 정밀한 식별·추적으로 종합적 상황인식(즉시·다차원 정보 실시간 획득), 센서 융합(sensor fusion)으로 적·아군 식별, 위협의 상황하에서 신속한 의사결정으로 탐지부터 교전 결정까지 걸리는 대응 시간을 단축하고, 나아가 네트워크화된 집단 전투(네트워크 중심 전투)에서의 선두에서 ‘정보 제공자’로서의 역할로 전술적 효과를 배가시킬 수 있다, 센서가 제공하는 정밀한 영상·전자정보는 정찰·표적획득·유도탄 유도·전자전 등 여러 임무의 동시 수행을 가능하게 해, 전투기 한 대의 임무효율을 극대화하며, 무엇보다 적의 탐지·유도체계를 조기에 식별하고 대응(EW, 회피기동, 교란)할 수 있게 해 전투기의 생존성을 높일 수 있게 된다.
이 때 전투기의 레이더 및 적외선 센서 커버, AESA(Active Electronically Scanned Array) 레이더 모듈 보호 돔 등 고정밀·투명 세라믹 부품이 요구된다. 이러한 부품은 복잡한 곡면 및 내부 구조를 갖거나, 얇은 두께와 강도, 정밀 치수 유지가 모두 중요하므로 전통 제조 방식으로는 설계/제작 제약이 크다. 그러나 세라믹 3D프린팅 공정을 쓰면, 내부 보강 구조 삽입, 두께 변화 최적 설계, 일체형 구조 구현 등이 가능하다. 예를 들어 센서 커버는 레이저 - 적외선 경로가 손상되지 않도록 투명도와 물리적 보호를 동시에 만족해야 하는데, 세라믹 3D프린팅을 통해 얇으면서도 균일한 두께, 미세 형상 보강, 내부 냉각 채널 통합 등이 가능해지면, 기존 방식보다 경쟁우위를 확보할 수 있다.
다른 예로 최근 국내 한 대기업이 오랜 기간 개발한 첨단 기술이 해외 파트너사를 통해 중국으로 넘어간 사례가 있었다. 다행히 국제 분쟁 조정에서 개발 기간에 준하는 보호 판결을 받았지만, 모든 경우가 이렇게 해결되지는 않는다. 결국 핵심 기술은 애초에 유출되지 않아야 하며, 이를 위해서는 독립적으로 보유·운용할 수 있는 기술력이 필수적이다. 미국의 한 항공우주 기업이 신기술을 자신 있게 공개할 수 있는 것도, 자체 보유한 3D프린팅 공정을 통해 핵심 부품을 직접 제작함으로써 누구도 쉽게 모방할 수 없는 제조 역량을 갖췄기 때문이다.
정리하면 세라믹 3D프린팅 공정이 국방에 제공하는 가치는 세 가지로 요약된다.
첫째, 전력화 속도 단축 – 전통적 금형 제작에는 수개월이 소요되지만, 3D프린팅은 며칠 내 시제품 제작과 시험 투입이 가능하다.
둘째, 소량 맞춤 생산 대응 – 국방 부품은 대량생산보다 긴급 보급이나 제한적 수요가 많아 3D프린팅의 유연성이 적합하다.
셋째, 보안성 강화 – 설계부터 후가공까지 국내 기술로 전 공정을 수행하면 해외 의존을 줄이고 기술 유출을 방지할 수 있다.
하지만 세라믹 3D프린팅은 단순 출력에 그치지 않고 ‘출력 → 세척 → 탈지 → 소결 → 연마’라는 일련의 공정이 유기적으로 연결되어야 비로소 현장에서 활용 가능한 완전한 부품으로 완성된다.
쓰리디컨트롤즈 제공.
(1) 출력(Print): 디지털 설계 파일을 기반으로 미세한 세라믹 슬러리를 적해 복잡한 형상 구현
(2) 세척(Cleaning): 잔여물질 제거 및 형상 유지
(3) 탈지(Debinding): 바인더 성분 제거로 균열과 기공 방지
(4) 소결(Sintering): 고온에서 입자 간 결합 촉진, 강도와 밀도 확보
(5) 연마(Polishing): 규격에 맞는 표면 품질 확보
즉 아무리 첨단 기술이라도 연관된 공정이 뒷받침되지 않으면 뛰어난 기술이나 소재도 실제 무기체계로 구현되기 어렵다. 예를 들어 세라믹은 금속이나 플라스틱과 달리 반드시 소결(Sintering) 과정을 거쳐야 하며, 이 과정에서 강도와 치수 정밀도가 결정된다. 단순히 소재로 형상을 구현하는 것만으로는 최종 품질을 담보할 수 없으며, 이는 군수 현장에서 치명적 리스크로 작용할 수 있다.
즉 소결 공정은 단순 가열이 아닌 △수축 변형 관리 △미세구조 균질화 △고온 안정성 확보 등 복합적 제어 기술이 필요하다. 해외에서도 이를 안정적으로 구현하는 기업은 소수이며, 국내에서는 더욱 드물다.
국방 산업에서도 공정 기술은 곧 전력화 속도·품질 신뢰성·보안성을 좌우하는 핵심 요소다.
각 공정이 한 치의 오차도 없이 완결성을 갖추어야만 완전한 결과물을 얻을 수 있다. 공정 통합 기술을 확보하지 못한다면 출력물은 단순 시제품 수준에 머물 수밖에 없다. 반대로 이러한 전 주기 공정을 통합해 안정적으로 구현할 수 있다면 언제든 방산 특화 제품을 제작할 수 있으며, 이는 곧 국방 경쟁력의 새로운 전환점을 의미한다.
이제 세라믹 3D프린팅은 단순한 신기술이 아니라, 대한민국 국방의 미래를 선도할 첨단 공정 혁신의 핵심 축이라 할 수 있다.
기고 : 단국대학교 신정현 교수
출처 : 데일리방산 : https://www.dailydefense.co.kr/news/articleView.html?idxno=399