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Nikkei X-TECH_2020.7.22

CFRP 조형이 가능한 새로운 3D프린터
AREVO의 3D프린터 ‘AQUA’, AGC연구소에서 첫 공개하는 이유

2020년 7월 14일에 크라우드 펀딩을 시작한 커스텀 로드바이크 ‘Superstrata’가 인터넷에서 큰 화제를 모으고 있다. CFRP(탄소섬유강화 플라스틱) 프레임을 3D 프린터로 1대 1대 일체 조형하기 때문에 기존 프레임보다 대폭으로 경량화할 수 있어, 체격에 맞춘 커스터마이즈가 가능한 점이 장점이다. 이 원고를 집필할 시점에는 크라우드 펀딩 기한이 23일 남았지만 이미 1,787명의 지원자로부터 256만 7,825달러(2억 7,545만엔)를 모금하며 목표 금액의 25배라는 큰 성공을 거두었다.

며칠 전에 로드바이크 Superstrata의 실제 모습을 볼 기회가 있었다. 그러나 프로토타입으로 제품 버전은 아니다. 그리고 기자의 목표는 이 로드바이크가 아니라 그것을 제조하는 미국의 스타트업 기업 AREVO의 3D프린터 ‘AQUA’다. 7월 10일, 요코하마시에 있는 AGC(18년 7월에 아사히글라스에서 사명 변경)의 요코하마테크니컬센터에서 AQUA의 국내용 첫 기자회견이 열려 참석했다.

-- AREVO에 투자한 AGC --
AGC가 발표장소를 제공한 이유를 단적으로 말하면 AREVO에 출자를 했기 때문이다. 또한 보도진에게 공개하고 싶은 3D프린터가 그곳에 있었기 때문이기도 하다. AGC는 18년 5월에 AREVO에 대한 출자를 결정하고, 19년 12월에 AQUA를 이곳에 도입했다. 양사는 파트너로서 3D프린터에 의한 CFRP의 조형 기술에 대해 공동 연구 개발을 추진한다고 한다. AREVO의 기술과 장래성을 인정했기 때문에 결정된 투자와 협력이지만 AGC의 입장에서는 조금 넓은 시점에서의 목적이 있는 것으로 보인다.

AGC의 핵심 사업은 현재도 자동차용/건설용 유리를 비롯한 유리 사업이다. 그 한편으로 향후 성장을 전망한 전략 사업도 당연히 개척한다. 그 하나로서 주목하고 있는 것이 비강도가 높고 경량화에 효과적인 CFRP다. 자동차나 항공기 등의 모빌리티 분야에서 AQUA와 같은 3D프린터로 다룰 수 있는 CFRP가 앞으로 폭넓게 사용될 소재가 될 것으로 보고 있다.

CFRP는 이미 항공기나 자동차에서 사용되고 있지만 그 대부분은 열경화성 수지를 모재로 하는 타입니다. 섬유가 긴 탄소섬유(장섬유)에 수지를 함침시킨 시트 상태의 재료(프리프레그)를 형틀에 맞춰서 모양을 정리, 고온∙고압 환경에서 수지를 경화시켜 성형한다. 이와는 별도로 짧은 탄소섬유를 열가소성 수지에 섞는 CFRP의 실용화도 최근에 추진되고 있다. 장섬유 타입과 달리 사출 성형이 가능해 생산성 향상을 도모할 수 있기 때문이다.

AREVO의 AQUA는 직경 5~10㎛의 탄소섬유를 6,000~5만개를 묶어, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 함침시킨 면 상태의 재료(필라멘트)를 사용한다. 이를 레이저로 녹이면서 조형해 나간다. 강도적으로는 단섬유 CFRP보다 유리한 장섬유를 사용할 수 있다는 점과 6축 다관절 로봇으로 배향을 제어하는 점이 특징적이다. 증가하고 있다고는 하지만 원래 CFRP를 사용할 수 있는 3D프린터 자체가 아직 적은데다 그 대부분은 단섬유와 열가소성 수지의 조합밖에 사용할 수 없다. AQUA는 이 점에서 주목할 만한 3D프린터다.

-- 3D프린터를 신규 참여의 무기로 --
CFRP 사업의 확대를 노리는 AGC에게 이들 특징은 큰 매력이었다. AQUA를 도입하고 반년이 지났다. 다양한 모양이나 크기, 조건에서 조형을 반복하며 그 실력을 확인하고 있는 단계라고 한다. 또한 사용 노하우도 축적하고 있다. 이러한 연구의 결과에 따라서는 사업화로 이어지는 강한 무기를 발견할 수 있을지도 모른다.

CFRP 관련해서는 17년, AGC(당시에는 아시히글라스)는 불소 수지를 이용해 내충격성을 높이는 기술을 개발하고 있다. 폴리아미드(PA) 6을 불소 수지로 개량해 내충격성을 기존의 1.3배로 높이는 기술이다. 신규 참여하는 AGC가 CFRP 분야에서 성공하기 위해서는 기존에 없는 특징적인 기술이 반드시 필요하다. 그 점에서 3D프린터는 충분한 가능성을 지닌 선택지일 것이다.

또한 AQUA를 검증하는 시설에서는 다른 3D프린터도 볼 수 있었다. 그 중에는 CFRP를 조형할 수 있는 장치도 있었다. 각각을 실제로 사용하면서 3D프린터의 지식을 축적하고 있는 것이다. AQUA에 큰 기대를 걸면서도 그것에만 매달려 신규 사업을 구상하고 있는 것은 아닌 것으로 보인다.

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