AM이 열 관리의 한계를 뛰어넘는 방법: 컨플럭스 테크놀로지 CEO 마이클 풀러의 인사이트

2025년 3월 10일 | 읽기 시간: 5 분

애디티브 스낵 팟캐스트의 최근 에피소드에서 진행자 파비안 알레펠트(Fabian Alefeld)는 컨플럭스 테크놀로지의 설립자 겸 CEO인 마이클 풀러(Michael Fuller)와 함께 적층 제조(AM)가 열교환기 산업을 어떻게 혁신하고 있는지 알아보았습니다. 두 사람의 대화를 통해 3D 프린팅 기술의 혁신적인 적용에 따른 기술적 과제, 시장 기회, 향후 궤적에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있었습니다.

포뮬러 원에서 컨플럭스 창립까지: 엔지니어의 여정

마이클 풀러는 모터스포츠에 대한 초기 열정으로 인해 Conflux를 설립하게 되었습니다. 그는 12살 때 포뮬러 원 팀에 언젠가 함께 일할 수 있는 방법을 묻는 편지를 썼습니다. 그들의 조언에 따라 공학 학위를 취득한 그는 결국 포뮬러 원, 르망 내구 레이스, 월드 랠리 챔피언십 등 유럽 모터스포츠 업계에서 15년을 보냈습니다.

모터스포츠에 대한 폭넓은 경험을 통해 풀러는 나중에 Conflux를 설립하는 데 중요한 두 가지 요소를 접하게 되었습니다:

• 열 전달 문제: 레이싱 차량은 최적의 성능을 위해 효율적으로 관리해야 하는 엄청난 양의 열을 발생시킵니다.
• AM의 초기 도입: 모터스포츠 업계는 자유형 제작과 신속한 프로토타입 제작을 일찍이 도입했습니다.

풀러는 포뮬러 원 팀의 풍동 테스트 시간을 연장할 수 있는 방법을 AM을 통해 실현할 수 있다는 사실을 깨닫게 되었습니다. 기존에는 코너당 60~80개의 툴링이 필요했던 브레이크 덕트와 같은 복잡한 부품에 3D 프린팅을 사용함으로써 팀은 공기역학 테스트 시간을 2~3주 더 확보할 수 있었고, 이는 프린팅 부품의 약간의 무게 증가를 상쇄하는 절충안이었습니다.

가족 사정으로 호주로 돌아간 풀러는 발목 부상으로 10주 동안 집에 머물러야 했습니다. 이 기간 동안 그는 위탁 제조 회사의 EOS M 280을 사용하여 적층 제조만 가능한 열교환기 개념을 설계했습니다. 이 설계는 그가 2014년에 설립한 Conflux Technology의 토대가 되었습니다.

첨가제 열교환기의 기술적 이점

풀러는 열교환기 성능은 주로 세 가지 주요 지표를 통해 평가한다고 설명했습니다:

• 열 전달 효율: 장치가 유체 간에 열을 얼마나 효과적으로 전달하는지 측정합니다.
• 압력 강하: 유체가 교환기를 통과할 때 발생하는 흐름 저항입니다.
• 무게/포장 부피: 물리적 크기와 질량입니다.

전통적으로 이러한 요소에는 상충 관계가 있습니다. 열 전달이 높으면 일반적으로 압력 강하 또는 더 큰 크기를 의미합니다. 하지만 AM을 통해 Conflux는 이러한 제약을 극복할 수 있었습니다:

• 고해상도 피처가 포함된 3차원 표면 지오메트리.
• 유체가 고온에서 저온으로 전환할 때 다양한 열-물리적 특성을 고려하여 장치 전체에서 변경할 수 있는 적응형 지오메트리입니다.
• 불필요한 흐름 제한 없이 효율적인 혼합을 유도하는 최적화된 내부 구조.

비용 대비 성능 비율: 시장의 도전 과제

컨플럭스 열교환기의 성능 이점은 분명 매력적이지만, 풀러는 현재 시장 현실에 대해 솔직하게 말했습니다. 이 회사의 기술은 아직 소비자용 차량용 라디에이터와 같은 대량 시장 애플리케이션을 겨냥한 것이 아닙니다. 대신 모터스포츠, 항공우주, 첨단 항공 모빌리티, 우주 시스템 등 성능 제약이 가장 중요하고 비용이 부차적인 애플리케이션에 초점을 맞추고 있습니다.

풀러는 Conflux 열교환기는 기존 대체품의 5분의 1 크기일 수 있지만 현재 더 높은 가격대를 형성하고 있다는 놀라운 비교를 공유했습니다. 지속적인 혁신과 생산 확장을 통해 이 가격 차이를 '100배에서 10배'로 낮추는 것이 목표입니다.

제조 분야의 도전 과제: 규모에 맞는 정밀도

이러한 복잡한 열교환기의 제조 공정은 매우 까다로운 과제를 안고 있습니다. 풀러는 필요한 정밀도에 대해 설명했습니다:

• 열교환기에는 최대 200,000개의 핀 기능이 포함될 수 있습니다.
• 각 지느러미는 여러 곳에서 튜브와 같은 구조물에 연결되어 40만 개의 연결 지점을 만들 수 있습니다.
• 전체 구조는 10,000~15,000개의 레이어에 걸쳐 레이어별로 구축됩니다.
• 단 한 번의 핀 픽 누출로 전체 장치를 사용할 수 없게 됩니다.

제조의 복잡성은 이러한 정밀도를 한 번만 달성하는 것이 아니라 대규모로 안정적으로 수행하는 데 있습니다. 이를 위해서는 이에 대한 깊은 이해가 필요합니다:

• 얇은 벽 두께(500미크론 미만)에서의 재료 특성 
• 이러한 스케일에서 연신율과 같은 기계적 특성의 비선형 응답은 다음과 같습니다. 
• 열교환기 형상에 맞게 특별히 최적화된 공정 파라미터 
• 엄격한 품질 관리 시스템

미래: 영향력 확대를 위한 확장

Conflux의 비전에서 가장 야심찬 부분은 아마도 생산량을 획기적으로 확대하겠다는 계획일 것입니다. 풀러는 2028~2030년까지 연간 최대 50,000대까지 대량 생산에 대한 고객의 요구를 해결하기 위한 로드맵을 설명했습니다.

이를 위해 Conflux는 고객의 조립 라인 근처 또는 공급망 내에 배치할 수 있는 생산에 대한 "모듈식 셀 기반 접근 방식"을 개발하고 있습니다. 이 시스템에는 다음이 포함됩니다:

• 기존 기술의 통합
• 특정 생산 요구 사항에 맞게 맞춤 설계된 기계
• 사용자 인증, IP 보호 및 상업적 생산을 관리하는 소프트웨어 운영 체제

목표는 Conflux의 IP와 전문성을 활용하면서도 고객 수요를 충족하기 위해 전 세계에 배포할 수 있는 열교환기 생산의 '청사진'을 만드는 것입니다.

시장 애플리케이션 및 업계 채택

Conflux의 기술은 여러 산업 분야에서 활용되고 있습니다:

• 모터스포츠: 성능이 가장 중요한 모터스포츠의 오리지널 시장
• 자동차: 특히 전기차 개발 분야에서는 최근 산업 침체로 성장이 둔화되었지만, 다음과 같이 성장세가 둔화되었습니다.
• 첨단 항공 모빌리티: 초기 단계이지만 개발 활동이 활발히 이루어지고 있는 성장 시장
• Space: Conflux는 이미 대형 OEM 및 소규모 공급업체와 모두 협력하고 있습니다.
• 산업용 애플리케이션: MRI 및 아이러니하게도 일부 AM 장비 포함

풀러는 많은 산업 환경에서 공간 제약이 덜 중요하기 때문에 산업 애플리케이션은 운송 및 항공우주 분야보다 기회가 적다고 지적했습니다.

경쟁 우위로서의 유연성

풀러는 단순한 성능 지표 외에도 설계 및 생산의 유연성이라는 Conflux 접근 방식의 또 다른 중요한 이점을 강조했습니다. 설계 변경을 위해 상당한 재설계가 필요한 기존 열교환기와 달리 Conflux는 설계를 빠르게 반복하고 맞춤화할 수 있습니다.

이러한 유연성은 두 가지 주요 오퍼링으로 나타납니다:

• 구성 가능한 제품군: 반복되지 않는 엔지니어링 비용을 최소화하면서 고객의 특정 요구 사항에 신속하게 적용할 수 있는 사전 개발된 설계 
• 완벽한 맞춤형 솔루션: 극한의 요구 사항을 가진 고유한 애플리케이션을 위한 완벽한 개발 프로그램

앞으로 나아갈 길: 도전과 기회

Conflux는 계속 성장함에 따라 성능 개선과 비용 절감 사이에서 연구 개발 투자의 균형을 맞춰야 합니다. 기술 요구 사항과 시장 수요를 모두 고려하여 신중하게 소재를 선택하고, 채택하는 신소재마다 엄격한 특성 분석과 공정 개발을 거쳐야 합니다.

미래 수요를 충족하기 위해 생산을 확장하는 것이 가장 중요한 과제인 동시에 가장 큰 기회이기도 합니다. 전 세계에 배포할 수 있는 생산 시스템을 개발하여 열교환기 제조를 혁신하고 고성능 솔루션을 대규모로 제공하는 것이 Conflux의 목표입니다.

풀러가 말했듯이, 이는 단순히 더 나은 열교환기를 만드는 것이 아니라 "영향력을 위한 확장"에 관한 것입니다.

포뮬러 원 엔지니어의 개념에서 글로벌 제조 청사진으로 나아가는 여정은 야심찬 것이지만, 컨플럭스 테크놀로지는 열 관리 분야에서 이러한 혁신을 주도할 수 있는 좋은 위치에 있는 것으로 보입니다.

마이클 풀러의 인사이트와 열교환기용 적층 가공의 미래에 대한 자세한 내용은 적층 가공 팟캐스트의 전체 에피소드를 들어보세요.