해피프리즘 1 - 이달의 엔지니어상 1월 수상자
미래 선박시장을 내다보며
한 길을 걸어온 엔지니어,
세계 최고 수준의
친환경 선형 개발
25년간 선형 개발에 전념해 온 삼성중공업㈜ 안성목 수석연구원은 유조선, LNG 운반선, 컨테이너 운반선의 연비를 15% 이상 개선하고 온실가스 배출을 최소화하기 위한 친환경 선형 및 연료절감장치를 개발한 장본인이다.
3년간 약 1,400억 원 이상의 매출 증대 효과를 이끌어냈고 우리나라 조선업의 경쟁력을 높이는데 공헌한 점을 인정받아 이달의 엔지니어상을 수상했다.
question 01
친환경 선형 및 연료저감장치에 대해 설명해주세요.
이들은 선박의 운항 연비를 최소화한 선체형상과 선체외판에 설치되는 부가물을 의미합니다.
선박이 일정 속도로 운항할 때 선체에는 저항이 걸리며, 이를 극복하기 위한 추진력을 얻기 위해 Main Engine이 일정한 연료를 사용하면서 추진기(일반상선의 경우에는 ‘프로펠라’)를 작동시킵니다.
이때 선체형상을 어떻게 설계하느냐에 따라서 저항과 추진효율이 크게 달라지는데, ‘친환경 선형’은, 저항을 최소화하고 추진효율을 극대화하고자 만든, 기존과는 차별화된 새로운 개념의 선체형상입니다.
연료절감장치는, 선체 주위의 유동을 제어함으로써, 저항을 낮추거나 추진 효율을 높이는 보조적인 기능을 합니다.
question 02
친환경 선형 기술 개발의 중요성은 무엇인가요?
IMO(국제해사기구)에 의해 선박의 온실가스 배출저감을 위한 규정이 2013년 1월 1일부로 발효됨에 따라 앞으로는 EEDI(선박이 단위거리를 항해할 때 사용하는 연료량의 의미)가 일정 이상이 되면 선박을 운용하는데 있어 각종 규제를 받게 됩니다.
이로 인해 해운선사의 부담은 가중될 것입니다. 또한 선박 운항을 위한 연간 연료비는 선가의 30%에 해당될 정도로 매우 커서 해운선사의 경영에 큰 영향을 끼칩니다.
친환경 선형의 적용은 사회적 측면에서는 선박으로부터 배출되는 온실가스의 저감 효과를 가져오고, 산업활동측면에서는 해운선사가 선박을 발주할 때 조선소를 선정하는 핵심지표가 됩니다.
question 03
기술개발 활동에 있어 어려웠던 일과 극복 방법은 무엇입니까?
연료절감장치 개발의 경우, 선체 주위의 유동을 적절히 제어해야 하는데 수면하부 선체 주위의 복잡한 유체유동을 정확하게 측정 · 추정하는 것조차 현실적으로 용이하지 않습니다.
이 때문에 시행오차가 불가피하고 개발 기간이 수년에 이를 정도로 길어지는 것이 일반적입니다.
개발 결과가 기대와 전혀 다른 방향으로 나올 때에는 중도에 포기하고 싶은 생각이 들 때도 많습니다.
결론적으로 친환경 선형 및 연료절감장치 개발에 있어서는 실패에 굴하지 않는 끈기와 열정이 무엇보다 중요합니다.
한편 개발과정 중에 있었던 실패내용들에 대한 꾸준한 비교와 분석이 극복의 열쇠를 찾는 가장 효과적인 방법입니다.
question 04
앞으로 도전하고 싶은 분야가 있으신지요?
운항 연비는 미래 선박시장에서 더욱 중요해질 것이기 때문에, 한국 · 일본 · 중국 등 조선 강국 간 기술경쟁의 가장 핵심적인 소재가 되었습니다.
최근 업계 동향을 보면, 머지않아 더욱 혁신적이고 다양한 신기술들이 등장할 것으로 예상됩니다.
예를 들면, 선박의 마찰저항을 현저히 낮출 수 있는 공기윤활시스템과 특수도료, 바람 · 파도의 에너지를 선박의 추진에 활용하는 기술, 최적 선박운항을 위한 IT 기술 융합 등이 그것입니다.
한국은 이러한 분야에서 후발 주자이기 때문에 자칫 미래시장에서 커다란 위협을 받을 수 있습니다. 이들 분야에 있어서도 세계를 선도할 수 있는 기술 개발에 매진하고자 합니다.
상품화 가능한 기술 개발이
최우선이라는 신념으로
대면적 미세패턴 가공기술과
대면적 박판 사출성형금형 개발
사출금형 설계와 사출성형분야 신기술 개발에 전념해온 김민기 책임연구원. 그는 대면적 미세패턴 가공기술과 대면적 박판 사출성형금형을 개발한 공로를 인정받아 이달의 엔지니어상을 수상했다.
개발에 있어 먼저 상품화 가능성을 염두에 둔다는 그는, 인간의 생활에 영향을 미치지 못하면 생명력을 가진 기술로써 인정받기 힘들다고 말했다.
question 01
대면적 미세패턴 가공기술과 대면적 박판 사출성형금형에 대해 설명해주세요.
일반적으로 상품의 외관디자인을 결정짓는 미세가공은 규모가 작은 초정밀기계에서 가능합니다.
예를 들어 PC 모니터 케이스와 같은 대면적 제품을 대응하려면 미세절삭가공을 위한 CNC기계도 함께 커져야 합니다.
하지만 기계가 커질수록 정밀도는 반비례하여 떨어지게 되는데 이 제약을 극복하기 위하여 대면적 미세패턴 가공기술을 개발하게 되었습니다.
대형기계의 특성상 소형 초정밀기계보다 정밀도가 낮긴 하지만 미크론 단위의 안정된 표면절삭과 수준높은 래핑 후처리를 통해서 고품위 고광택 사출제품을 만들어낼 수 있도록 기술개발 했습니다.
대면적 박판 사출성형금형은 용어가 의미하는 것처럼 커다란 면적의 사출성형 플라스틱 제품을 최대한 얇게 만드는 것입니다.
박판 사출성형금형기술을 도입하여 50인치 도광판의 두께를 2.0mm로, 현재보다 30% 이상 축소시킬 수 있으며 40인치의 TV Back cover의 두께를 1.2mm까지 줄일 수 있습니다.
question 02
상기 기술로 인한 파급효과와 그 의의는 무엇입니까?
휴대폰과 모바일 기기에 집중되어 있는 미세패턴 가공기술의 적용범위를 크기가 큰 생활가전 파트까지 확장시킨 것에 의미가 있습니다.
또한 미세패턴을 대면적의 사출금형에 직접 가공하여 사출성형하는 기술을 사용하면 플라스틱 표면에 아름다운 패턴무늬가 일체형으로 전사되어 비용 절감의 효과가 있습니다.
기존에는 질감효과를 내기 위해 인쇄용 접착 시트를 사용했기에 가격 상승과 채산성 저하의 문제가 있었습니다.
대면적 박판 사출성형 금형기술은 대형크기의 부품을 대량생산하는 업체들에게 원자재 비용부담을 덜어줄 것으로 예상됩니다.
제조원가를 상승시키지 않고도 강도와 외관부식 방지를 구현할 수 있고 디자인적으로도 사용수지에 따라 색상을 자유롭게 선정할 수 있어 완성제품의 품격을 한 단계 끌어올리는 효과도 가져옵니다.
question 03
기술개발 활동에 있어 어려웠던 일과 극복 방법은 무엇입니까?
Ø0.3 ~ Ø2.0 규격의 아주 작은 공구 하나로 공구의 마모를 일으키지 않고 전체 면적을 가공해야 하는 기술적 난제가 있었습니다.
그러나 대면적 정밀가공–단면 확대촬영–사출성형–디자인 기능성확인 과정을 반복하며 시행착오를 거쳐 마침내 금형 소재에 적합한 최소 공구와 최소 피치, 절삭 깊이를 발견했고, 마침내 대기업에 최초로 납품했습니다.
그 후 유사제품이 추가로 발주되었을 때는 개발 시 경험한 데이터베이스를 바탕으로 하여 신속하게 원인을 파악했고 안정된 품질의 금형을 쉽게 마무리할 수 있었습니다.
question 04
앞으로 도전하고 싶은 분야가 있으신지요?
우리 생활에서 놀라운 속도로 발전하고 있는 디지털 기술을 금형제조 현장에 접목시키기 위한 프로세스적인 방법을 연구하고 싶습니다.
인터넷을 기반으로 CAD, CAM, CAE, 그리고 QR코드등의 모든 IT기술을 응용하여 정보서비스에 바탕을 둔 금형제조 전문 프로세스를 구축하고 싶습니다.