현재 프랑스의 Paul-lez-Durance에 건설 중인 국제 열핵융합 실험로(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)는 세계에서 가장 비싸고 복잡한 과학설비가 될 것이다. 이 핵융합 실험로는 운전 가능한 핵융합에너지를 실증하는 목적이다.
예산 이내에서 ITER 프로젝트를 수행하기 위해서 오크리지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 미국 ITER 팀은 데스크톱 3D 프린팅(3D Printing) 기술을 적용하기 시작했다. 이 기술은 설비의 설계 및 배치를 보다 효과적이고 적합하게 수행하는데 도움을 줄 수 있다.
핵융합 엔지니어링 설계 프로세스는 전통적으로 목업(mock-ups)과 프로토타입(prototypes)에 의존했다. 금속이나 다른 재료로 제작된 실제 크기의 모델 제작은 3D 컴퓨터 모델링을 추가하여 개발 프로세스의 중요한 업무가 될 것이다. 데스크톱 3D 프린팅 기술의 적합성 및 접근성은 다양한 장점을 제공한다.
3D 디자인의 입체적인 장점
“현재 수만 달러 대신 몇 센트로 우리는 3D 프린팅 기술의 효과를 가질 수 있다. 이 기술은 우리에게 실제 설비와 같은 효과로 보여준다”고 ITER 엔지니어인 Kevin Freudenberg는 말했다. “3D 캐드 디스플레이에서 당신은 물체의 모양을 느낄 수 없으며, 그것을 그냥 보고 있을 뿐이다. 많은 사람들은 3D 투영화면을 보는데 문제점이 있다고 인지하고 있으며, 장시간 동안 보는 것에 대한 지겨움이 있다고 인식한다. 3D 프린팅된 물체에 대해서 당신은 그 표면을 손가락으로 만질 수 있고, 크기 및 설비의 연계사항에 대해서도 다양하게 인지할 수 있다”고 그는 덧붙였다.
엔지니어링의 기준이 되는 설비는 치수, 크기 및 형태가 완성되기 전에 설계나 연계사항에 대한 문제를 찾는 목적으로 제작된다. “당신이 3D 프린팅된 설비 보다 금속 프로토타입으로 제작된 설비에서 실수를 찾는데 더 많은 시간과 비용이 든다”고 US ITER에서 펠렛 주입 및 플라즈마 분열 완화시스템을 설계하는 Mark Lyttle는 말했다. “3D 프린팅 기술은 매우 비용이 적게 든다. 금속 프로토타입은 실수가 발견되었을 경우에 처음부터 다시 제작해야 한다”고 그는 덧붙였다.
3D 프린팅 목업은 제작사들이 ITER 설계와 연계하는 방법에 있어서 다양한 변화를 가져왔다. “우리가 최근 제작사 회의에 참석했다. 우리는 회의를 시작한 후 단 몇 분 만에 도면을 볼 수 있었으며, 제작사들은 3D 프린팅 목업을 보고 장시간 토론했다. 회의의 대부분은 3D 프린팅 목업에 대해서 토의하는데 집중했다. 당신의 손 안에 느낄 수 있는 무엇인가를 가지는 것은 기계 프로세스와 최선의 기술임을 보여줄 수 있다”고 Freudenberg는 말했다.
장난감 크기의 목업
도넛 모양의 플라즈마 챔버의 중앙에 위치한 천 톤의 무게와 60 피트의 길이를 가진 중앙 솔레노이드와 초전도체 niobium-3-tin 케이블은 장난감 크기의 3D 프린팅 목업을 필요로 한다. 고속 가스밸브와 같은 다른 기기들은 크기가 크지 않기 때문에 실물과 동일한 크기로 프린트될 수 있다. “스크린에서 보면 일부 기기들은 특별히 크지 않다. 그러나 당신이 금속으로 기기를 제작한다면 무겁고 다루기 어려울 것이다. 당신이 물리적 모델을 가지고 있을 때, 재료를 절약하고 저렴한 비용으로 더 효과적으로 설계할 수 있는 기회를 쉽게 가진다”고 Lyttle은 말했다.
3D 프린팅 기술은 엄청난 크기의 기기들을 엔지니어들과 제작사들의 손 안에 들어오는 작은 크기의 목업으로 제공된다. 3D 프린팅 목업은 엔지니어들에게 가능성 있는 충돌에 대한 연계를 체크하는데 도움이 된다. “당신은 그 부품들을 조립할 수 있고, 이동시킬 수 있으며, 제작되는 방법을 직접 볼 수 있다. 당신은 미수행된 용접이나 접합되지 않은 나사머리와 같은 문제점을 직접 볼 수도 있다”고 Lyttle는 말했다.
예산 이내에서 ITER 프로젝트를 수행하기 위해서 오크리지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 미국 ITER 팀은 데스크톱 3D 프린팅(3D Printing) 기술을 적용하기 시작했다. 이 기술은 설비의 설계 및 배치를 보다 효과적이고 적합하게 수행하는데 도움을 줄 수 있다.
핵융합 엔지니어링 설계 프로세스는 전통적으로 목업(mock-ups)과 프로토타입(prototypes)에 의존했다. 금속이나 다른 재료로 제작된 실제 크기의 모델 제작은 3D 컴퓨터 모델링을 추가하여 개발 프로세스의 중요한 업무가 될 것이다. 데스크톱 3D 프린팅 기술의 적합성 및 접근성은 다양한 장점을 제공한다.
3D 디자인의 입체적인 장점
“현재 수만 달러 대신 몇 센트로 우리는 3D 프린팅 기술의 효과를 가질 수 있다. 이 기술은 우리에게 실제 설비와 같은 효과로 보여준다”고 ITER 엔지니어인 Kevin Freudenberg는 말했다. “3D 캐드 디스플레이에서 당신은 물체의 모양을 느낄 수 없으며, 그것을 그냥 보고 있을 뿐이다. 많은 사람들은 3D 투영화면을 보는데 문제점이 있다고 인지하고 있으며, 장시간 동안 보는 것에 대한 지겨움이 있다고 인식한다. 3D 프린팅된 물체에 대해서 당신은 그 표면을 손가락으로 만질 수 있고, 크기 및 설비의 연계사항에 대해서도 다양하게 인지할 수 있다”고 그는 덧붙였다.
엔지니어링의 기준이 되는 설비는 치수, 크기 및 형태가 완성되기 전에 설계나 연계사항에 대한 문제를 찾는 목적으로 제작된다. “당신이 3D 프린팅된 설비 보다 금속 프로토타입으로 제작된 설비에서 실수를 찾는데 더 많은 시간과 비용이 든다”고 US ITER에서 펠렛 주입 및 플라즈마 분열 완화시스템을 설계하는 Mark Lyttle는 말했다. “3D 프린팅 기술은 매우 비용이 적게 든다. 금속 프로토타입은 실수가 발견되었을 경우에 처음부터 다시 제작해야 한다”고 그는 덧붙였다.
3D 프린팅 목업은 제작사들이 ITER 설계와 연계하는 방법에 있어서 다양한 변화를 가져왔다. “우리가 최근 제작사 회의에 참석했다. 우리는 회의를 시작한 후 단 몇 분 만에 도면을 볼 수 있었으며, 제작사들은 3D 프린팅 목업을 보고 장시간 토론했다. 회의의 대부분은 3D 프린팅 목업에 대해서 토의하는데 집중했다. 당신의 손 안에 느낄 수 있는 무엇인가를 가지는 것은 기계 프로세스와 최선의 기술임을 보여줄 수 있다”고 Freudenberg는 말했다.
장난감 크기의 목업
도넛 모양의 플라즈마 챔버의 중앙에 위치한 천 톤의 무게와 60 피트의 길이를 가진 중앙 솔레노이드와 초전도체 niobium-3-tin 케이블은 장난감 크기의 3D 프린팅 목업을 필요로 한다. 고속 가스밸브와 같은 다른 기기들은 크기가 크지 않기 때문에 실물과 동일한 크기로 프린트될 수 있다. “스크린에서 보면 일부 기기들은 특별히 크지 않다. 그러나 당신이 금속으로 기기를 제작한다면 무겁고 다루기 어려울 것이다. 당신이 물리적 모델을 가지고 있을 때, 재료를 절약하고 저렴한 비용으로 더 효과적으로 설계할 수 있는 기회를 쉽게 가진다”고 Lyttle은 말했다.
3D 프린팅 기술은 엄청난 크기의 기기들을 엔지니어들과 제작사들의 손 안에 들어오는 작은 크기의 목업으로 제공된다. 3D 프린팅 목업은 엔지니어들에게 가능성 있는 충돌에 대한 연계를 체크하는데 도움이 된다. “당신은 그 부품들을 조립할 수 있고, 이동시킬 수 있으며, 제작되는 방법을 직접 볼 수 있다. 당신은 미수행된 용접이나 접합되지 않은 나사머리와 같은 문제점을 직접 볼 수도 있다”고 Lyttle는 말했다.
출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
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