터보 기계 산업에서 친환경을 실현하는 방법이 궁금하신가요?
적층 가공이 길을 제시하다
2024년 1월 31일 | 읽기 시간: 3 분
전 세계 각국 정부가 기후 변화에 대응하고 산업 배출량을 줄이기 위한 노력을 강화하면서 두산에너빌리티와 같은 기업들은 혁신에 대한 압박이 가중되고 있습니다. 특히 에너지 분야는 더 깨끗하고 효율적인 기술을 개발해야 한다는 열기가 뜨겁습니다. 한국의 에너지 시스템 분야 선도 기업인 두산은 적층 제조(AM)와 같은 첨단 솔루션을 도입하면 엄격한 환경 기준을 충족하는 동시에 운영 효율성을 높일 수 있다는 사실을 입증하고 있습니다.
깨끗한 공기와 배출량 감소를 위한 전 세계적인 노력
지난 몇 년 동안 규제 당국과 여론 모두 지속가능성을 주목하고 있습니다. 두산이 본사를 두고 있는 한국에서는 한동안 엄격한 대기오염 규제가 일반적이었습니다. 예를 들어, 최근 미세먼지(PM 2.5) 일일 평균 허용치가 50µg/m³에서 35로 낮아지는 등 규제가 강화되고 있습니다. 이와 마찬가지로 전 세계 각국 정부는 업계가 적응할 수밖에 없는 공격적인 새 가이드라인을 발표하고 있습니다.
전 세계 정부는 더 엄격한 환경 규제를 도입하고 있으며, 야심찬 배출량 감축 목표를 달성하기 위해 업계의 혁신을 유도하고 있습니다. 미국에서는 환경보호청(EPA)의 새로운 기준이 온실가스 및 질소산화물 감축을 목표로 하고 있으며, 유럽연합에서는 메탄 및 산업 배출에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 조치는 지속 가능성에 대한 전 세계적인 추세를 반영하여 기업이 규정 준수 및 환경 목표를 달성하기 위해 첨단 기술을 채택하도록 장려합니다.
기존 제조 방식이 더 이상 통하지 않는 이유
두산과 같은 기업이 이러한 까다로운 규제를 충족하려면 기존 제조 방식을 몇 가지 조정하는 것만으로는 부족합니다. 발전의 핵심 역할을 하는 가스터빈은 깨끗한 연소와 낮은 배출을 보장하기 위해 매우 복잡한 내부 설계가 필요합니다. 주조, 성형, CNC 가공과 같은 기존 방식으로는 필요한 수준의 디테일을 구현하기에는 부족한 경우가 많습니다.
이러한 구식 방식에는 조립이 필요한 여러 구성 요소가 추가되어 비용, 리드 타임, 비효율성이 증가합니다. 게다가 일반적으로 규정을 준수하기 위해 추가적인 후처리 장비가 필요하기 때문에 비용을 절감하기가 더욱 어렵습니다. 예산과 일정이 빠듯한 업계에서는 이러한 접근 방식이 적합하지 않습니다.
적층 제조: 게임 체인저
터빈 부품 제조의 가능성을 재정의한 획기적인 적층 가공 기술인 EOS의 M 400-4 장비를 소개합니다. 두산은 EOS M 400 활용하여 청정 연소를 위한 정밀한 공기-연료 혼합을 달성하는 데 필수적인 핵심 부품인 가스터빈 노즐을 생산했습니다.
두산의 엔지니어들은 4레이저 시스템과 이중 리코팅 기능을 결합하여 기존 방식으로는 불가능했던 매우 복잡한 내부 채널 설계를 구현할 수 있었습니다.
두산중공업은 고온에서 내구성이 뛰어난 STS 321 스테인리스강을 사용해 부품이 입자간 부식을 방지하면서 발전의 까다로운 조건을 견딜 수 있도록 했습니다. 결과는? 혼합되지 않은 연료가 68% 감소하여 질소산화물 배출량은 15ppm, 이산화탄소 배출량은 10ppm으로 감소했습니다.
산업 혁신을 위한 글로벌 청사진
두산의 성공은 단순히 두산만의 성공이 아니라 모든 기업이 새로운 규제에 적응하면서 앞서 나갈 수 있는 방법을 제시하는 지침서입니다. 설계 유연성, 재료 낭비 감소, 현지화된 생산 등 적층 가공의 장점은 지속 가능성 문제에 직면한 산업계의 초석이 되는 기술입니다.
하지만 규정 준수에만 국한된 것이 아닙니다. AM은 비즈니스에도 상당한 이점을 제공할 수 있습니다. 생산 리드타임을 단축하고 운영을 간소화함으로써 기업은 연구 개발에 더 집중하여 혁신의 속도를 높일 수 있습니다. 예를 들어 두산은 생산 리드 타임을 50% 단축하여 적층 가공이 규정 준수와 함께 효율성을 제공하는 방법을 보여주었습니다.
" EOS M 400 높은 생산성과 활용도는 품질과 신뢰성, 광학 단층 촬영의 사용, 현장 서비스 및 기술 다운로드와 같은 우수한 기술 지원 덕분에 놀라운 고객 만족도를 이끌어 냈습니다."
두산 에너빌리티 AM 사업팀
AM 채택의 광범위한 의미
환경 규제가 엄격해짐에 따라 업계는 단순히 체크박스에 체크하는 것 이상으로 생각해야 합니다. 적층 제조의 잠재력은 가스터빈을 넘어 자동차, 헬스케어 등 다양한 산업에서 활용되고 있습니다. 적층 제조는 자원을 많이 사용하는 공정을 줄임으로써 생산 비용을 억제하는 동시에 글로벌 지속가능성 목표를 달성하는 데 도움이 됩니다.
두산의 여정은 여기서 끝나지 않습니다. 두산중공업은 이미 블레이드와 베인 등 다른 터빈 부품에도 EOS 기술을 적용하는 방안을 모색하고 있으며, 이를 통해 적층 가공이 얼마나 다양한 용도로 활용될 수 있는지 보여주고 있습니다. 이러한 미래 지향적인 접근 방식은 기업이 어떻게 친환경적인 관행과 성장 및 수익성의 균형을 맞출 수 있는지 보여줍니다.
규제 환경이 진화함에 따라 기업들은 EOS M 400 같은 적층 제조 기술을 도입할 절호의 기회를 맞이하고 있습니다. 문제는 적응 여부가 아니라 얼마나 빨리 이러한 획기적인 솔루션을 도입하여 산업의 미래를 설계할 수 있느냐입니다.