한국항공우주산업(KAI)이 기존 유인 기종과 인공위성에 제한적으로 적용해오던 적층 제조(AM·3D 프린팅) 기술을 국방 무인 체계(UAV) 전반으로 전격 확대한다. 획기적인 공정 단축과 소재 다변화를 통해 생산 원가를 대폭 낮춰 현대전의 핵심 '비대칭 전력'으로 급부상한 저가형 대량 양산 무인기 생태계를 선점하겠다는 전략이다. 1일 KAI 김종건 부장은 창원 컨벤션 센터 301호에서 열린 제2회 국제우주항공기술대전(에어로텍 2026)의 부대 행사인 '우주·항공·방산 적층제조 심포지움'에 참석해 '항공우주 부품 AM 적용 사례와 저가형 무인기 적용성 검토'를 주제로 발표했다. 발표에 따르면 AM(Additive Manufacturing, 적층 제조) 방식의 가공 기술은 국방부가 지정한 국방 전략 기술 10대 분야 가운데 '우주'와 '유·무인 복합(MUM-T)' 체계 실현을 뒷받침하는 핵심 기반 기술이다. 임무별로 특화된 다기능 일체화 부품을 설계하기에 적합하고 제조 공정 단축을 통해 다품종 소량 생산은 물론 유사시 대량 생산 체계로의 신속한 전환이 가능하다. 또한 설계 변경이 자유롭고 유지·보수(MRO) 과정에서 단종된 부품을 대체하는 데 압도적인 유리함을 지닌다. 최근 방위사업청·국방기술품질원은 관련 제도를 대대적으로 정비하며 첨단 AM 기술 도입에 속도를 내고 있다. 국방부는 무기체계 부품 단종과 조달 애로 문제를 해결하기 위해 지난 2023년 3월 총수명 주기 관리 업무 훈령을 개정했다. 제39조에 부품의 지속적 조달을 고려해 설계 단계부터 3D 프린팅 제작 가능 부품 채택을 명시했고 제98조에는 군창에서 3D 프린팅으로 제작 가능한 품목을 부품 국산화 개발 대상으로 선정할 수 있도록 규정했다. 이어 방위사업청은 올해 1월 예규를 개정해 방위력 개선 사업 제안서 평가 시 '3D 프린팅 활용 방안'을 구성품 개발·체계 통합 계획·전력화 지원 요소 확보 계획에 필수적으로 포함하도록 평가 기준을 강화했다. 작년부터는 국방부가 신규 AM 활성화 대책을, 국방기술품질원이 AM 형상 통제 방안을 본격 시행할 예정이어서 향후 민수 신규 견적은 물론 국방 전력화 사업 전반에서 관련 공정 채택이 늘어날 전망이다. 정책적 훈풍에 힘입어 KAI는 주력 기종에 선제적으로 적층 제조 부품 탑재를 늘리고 있다. 고정익을 채택한 한국형 초음속 전투기 KF-21은 브래킷과 덕트류를 중심으로 체계 개발용 4개 부품과 양산용 5개 부품의 AM 인증과 비행 시험을 완수했다. 경공격기 FA-50은 공중 급유 장치 베인(Vane) 부품 인증을 마쳤고 현재 연료와 공기를 분배하는 매니폴드와 노즐 페어링 부품의 최적화 개발을 진행 중이다. 우주·미래 비행체 연구·개발(R&D)도 순항 중이다. KAI는 차세대 중형 위성에 전용 AM 브래킷을 탑재하고 우주항공용 티타늄 합금의 정적·동적 물성치 국산화를 추진하고 있다. 국책 과제를 통해서는 가로 300mm, 세로 150mm 규모의 민항기 날개 구조물 내부에 알루미늄·티타늄을 활용한 격자 구조 적용 적합성 검토를 마쳤다. 또한 회전익 기종에서 기존에는 여러 부품을 복잡하게 조립해야 했던 전기식 로터 샤프트를 하나의 부품으로 일체화하는 기술도 실증하며 초격차를 벌리고 있다. 그간 AM 산업의 고질적 단점으로 지적되던 생산성 한계와 고비용 구조 역시 공정 혁신을 통해 돌파했다. KAI는 AM 조형 시 레이저로 1회에 녹여 쌓아 올리는 두께를 기존 60µm에서 90µm, 최대 120µm로 늘리는 '고생산성 공정'을 도입했다. 두께가 늘어나며 발생할 수 있는 품질 저하를 막기 위해 레이저 파워와 스캔 속도 등 주변 공정 변수까지 최적화했다. 그 결과 조형 속도가 비약적으로 상승했다. 적층 두께 30µm 기준 시간당 11cc, 60µm 기준 26cc 조형에 머물던 생산 속도가 90µm에서 40cc, 120µm에서 53cc로 2배 이상 빨라져 전체 부품 제조 공정 시간을 획기적으로 줄였다. 가장 큰 비용을 차지하는 메탈 파우더 사이즈 다각화를 통한 재료비 절감 성과도 눈에 띈다. 기존 AM 공정에서는 표면 조도를 위해 15~53µm 사이즈의 미세 파우더(kg당 21만8000원)만 주로 사용해 원가 부담이 컸다. 그러나 KAI는 자체 공정 연구를 통해 15~63µm(19만7000원), 15~75µm(17만5000원), 최대 15~106µm·45~106µm(16만4000원) 크기의 굵은 파우더를 공정에 적용하는 데 성공했다. 이를 통해 산출물의 품질을 기존과 동일하게 유지하면서도 원자재 비용을 약 25%가량 대폭 낮추며 대량 생산 체제 구축의 기반을 다졌다. KAI는 이처럼 고도화된 AM 생산 효율을 바탕으로 육군 드론봇과 수중 UUV·수상 USV 드론 등 해군 해양 무인 체계, 공군 무인전투체계, 해병대 상륙형 무인 전투 체계 등 국방 무인기 전반으로 공급망을 대폭 확장한다. 무인기는 방어 측에 고가의 요격 미사일 소모를 강제하는 '비대칭 비용' 현상을 유발하고 전후방의 물리적 구분을 모호하게 만든다. 이제 정예 병력보다 무인기를 다루는 드론 운영자와 AI 인력, 전선에 즉각적으로 드론을 쏟아낼 수 있는 '초저가 대량 공급망' 자체가 국가 안보를 좌우하는 핵심 전력이 됐다. 실제 전장에서 무인기의 경제적 타격력은 통계로 명확히 입증되고 있다. 우크라이나 전장 등에 투입된 튀르키예제 무인기 바이락타르 TB2는 47대(약 3055억 원)가 격추되는 동안 전차 등 적 목표물 890개(약 4조3916억 원)를 파괴하며 기체당 14.4배에 달하는 전과를 올렸다. 우크라이나군은 시중의 1인칭 시점 FPV 배회 자폭 드론에 RPG-7 탄약을 묶어 성과를 내고 있고 러시아 역시 란셋 배회 드론으로 방어선을 타격하고 있다. 특히 호주 시팩(SYPAQ)이 특수 종이 골판지로 제작해 납품한 480만 원짜리 '코르보' 드론은 무려 1,500억 원에 달하는 러시아 공군기지의 Tu-22M 전략 폭격기를 덮쳐 1대를 전손, 1대를 파손시켰다. 전폭 2m, 자체 무게 2.4kg에 최대 3~5kg의 폭탄을 싣고 시속 60~120km로 비행하는 코르보는 특수 왁스가 코팅된 골판지 재질로 만들어져 악천후를 견디며 레이더 반사 면적(RCS)이 좁다. 일선 부대에는 납작한 형태로 보급돼 참호 속 병사들이 고무줄과 테이프만으로 조립해 출격시킬 수 있다. 글로벌 자폭 무인기의 무한 양산 경쟁도 갈수록 격화하고 있다. 방공망 포화를 목적으로 개발된 이란의 샤헤드-136 드론은 최근 AI와 모바일 통신 네트워크를 융합한 신형 변종으로 업그레이드돼 매일 수백 대씩 쏟아져 나오고 있다. 미국 역시 이에 맞서 작년 중 전력화를 목표로 길이 3m, 중량 80kg, 18kg 탄두를 싣고 800km를 날아가 정밀 타격하는 소형 자폭 드론 '루카스' 개발에 속도를 내고 있다. 이에 대응해 KAI는 정찰·공격·자폭·군집 등 무인기 임무 특성과 나노·마이크로·소형·전술용·중고도 등 크기별 요구 사항을 체계 종합 관점에서 종합 분석한 '전략적 다중 소재 적용 가이드'를 수립했다. 기체에 들어가는 에일러론 및 플랩·연료 탱크·오일 탱크·배터리실·페이로드 인클로저·덮개·덕트·카메라 마운트 짐벌 등을 계통별로 분할하거나 통째로 3D 프린팅해 복잡한 조립 과정을 생략할 계획이다. 특히 기체 하중·폭탄 중량·항속거리·런처 방식 등을 고려한 소재 최적화 배치 설계가 핵심이다. 인장강도는 700~1500MPa로 튼튼하지만 가격이 비싼 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 하중이 집중되는 주 날개보와 동체 핵심 뼈대에만 제한적으로 사용한다. 반면 기체의 외피·일반 날개·소형 브래킷·페어링·플래퍼론 등에는 가성비가 높은 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)과 일반 섬유 강화 플라스틱(FRP)를 폭넓게 투입해 기체 단가를 낮춘다. 극한의 열기와 압력이 발생하는 엔진 마운트·벌크헤드, 폭탄을 매다는 무장 브래킷, 최적화 힌지 등에는 고강도 특수 금속 소재인 인코넬 718/716과 티타늄 합금을 적용한다. 반면 상대적으로 하중 스트레스가 덜한 내부 열교환기와 고온 배기 덕트류에는 저렴하고 가벼운 알루미늄 합금을 섞어 써 경제성을 확보한다는 방침이다. 초저가 대량 생산 생태계에 방점을 찍을 고분자 플라스틱 폴리머 소재 라인업도 전략적으로 배치했다. 고온에 노출되는 특수 구조물에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 소재를, 일체형 윙팁(수직 날개) 등에는 고강도 방염 특수 플라스틱인 울템(ULTEM) 9085을 적용한다. 충격 저항이 필수적인 델타익 구조물에는 나일론 6(PA6)를, 투명성·내충격성이 동시에 필요한 짐벌·하우징 장비에는 폴리카보네이트(PC)를 적극 도입한다. 아울러 KAI는 일회성 목업용 생분해성 바이오 플라스틱(PLA) 소재와 일체형 뼈대 구조물에 널리 쓰이는 선택적 레이저 소결(SLS) 방식의 폴리아미드 12(PA12) 소재도 적재적소에 활용함으로써 미래 전장의 무인기 대량 공급망 주도권을 확보하겠다는 포부를 내비쳤다. 박규빈 기자 kevinpark@ekn.kr