미국 에너지부의 오크리지 국립연구소(ORNL) 연구팀이 2026 SME 어빈 적층제조 사례 연구 상을 수상했다. 이는 대형 적층제조(LFAM)를 활용하여 고정밀 복합형 콘크리트 금형을 제작한 성과를 인정받은 것이다.
이 프로젝트는 ORNL의 제조 시연 시설과 메인 대학교, 카이로스 파워를 비롯한 여러 미국 산업 파트너들과 협력하여 진행됐다. 심사위원은 프로젝트의 기술적 엄격성, 산업 협력, 그리고 국가적 영향력을 선정의 중요한 기준으로 삼았다.
핵에너지 건설 일정의 중요성
핵발전소 건설에서 콘크리트 구조물, 특히 방사선 차폐 구성 요소는 공정의 약 60%의 일정 위험을 차지한다고 ORNL는 밝혔다. ORNL 팀은 LFAM을 사용하여 바이오 차폐 강철 기둥과 방사선 차폐 벽 패널을 위한 금형을 제작했다. 일부 차폐 패널은 길이가 8.2미터에 달하며, 섹션 간의 그라우트 필요성을 줄이기 위해 복잡한 맞물림 조인트 구조를 갖추고 있다.
디지털 컴퓨터 모델을 사용해 설계된 금형은 섹션별로 인쇄된 후 기계 가공 및 밀봉 과정을 통해 엄격한 표면 공차를 확보했다. 완성된 금형은 3.7미터에 이르는 습식 콘크리트 압력을 견뎠다.
“건설은 진보된 원자로에서 주요 병목 현상이었습니다,” ORNL 복합 재료 혁신 그룹의 책임자이자 프로젝트 리더인 아흐메드 하센은 말했다. “우리는 디지털 제조가 엄격한 핵 규격을 만족시키면서도 시간을 크게 단축할 수 있음을 입증했습니다.”
이 팀은 약 두 주 만에 재사용 가능한 금형을 설계, 인쇄 및 제공했으며, 이는 전통적인 강철 공구 제작에 필요했던 6~8주와 비교된다. 금형은 바이오 차폐 기둥의 4번의 주조 사이클과 차폐 벽 패널의 3번의 사이클을 완료하였으며, 품질 저하 없이 성과를 유지했다.
상업적 채택으로의 확장
현재 MDF 팀은 주요 미국의 프리캐스트 제조업체와 LFAM 도구 접근법의 더 넓은 채택에 관해 논의 중이다. “이 프로젝트는 적층제조가 단지 프로토타입을 위한 것이 아님을 보여줍니다,” 하센은 언급했다. “이는 국가의 에너지 안보 강화를 위한 안전하게 중요한 핵 기반 시설을 건설할 수 있는 신뢰할 만하고 반복 가능한 시스템입니다.”
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