Advanced Material Processing LAB
기계공학부 안석영
Advanced Material Processing LAB(AMP LAB)은 기계공학 분야에서 첨단 재료가공 및 스마트 제조기술을 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 금속 및 세라믹 분말사출성형, 레이저 기반 첨단 제조공정, 전략금속 재용해 및 원전 해체 기술, 의료 메카트로닉스, 스마트 팩토리 자동화 등 다양한 융합 연구를 수행하고 있습니다. 복잡한 3차원 소형 부품의 대량생산을 위한 분말사출성형 기술 개발과, 티타늄·인코넬 등 전략금속의 고품질 잉곳 생산을 위한 ESR/VAR 공정 연구는 국내외 산업계의 경쟁력 강화에 크게 기여하고 있습니다.
본 연구실은 레이저를 이용한 LENS, SLS 등 첨단 제조공정과 3D 프린터, 스캐너 등 첨단 장비의 개발 및 응용에도 주력하고 있습니다. 이를 통해 Rapid Prototyping, Direct Manufacturing 등 신속하고 유연한 제조방식의 구현이 가능하며, 다양한 산업 분야에서 맞춤형 고기능성 부품의 생산을 실현하고 있습니다. 또한, 공정 자동화, 품질 관리, 데이터 기반 최적화 등 스마트 팩토리 구현을 위한 핵심 기술도 지속적으로 개발하고 있습니다.
원전 해체 및 방사성 폐기물 관리 분야에서는 ESR 공정을 활용한 용융제염, 방사성 오염 금속의 재활용, 부지 복원 등 국가적 현안 해결을 위한 연구를 수행하고 있습니다. 수치 해석, 실험적 검증, 제어기법 개발 등 다각적인 접근을 통해 안전하고 효율적인 원전 해체 기술을 선도하고 있습니다. 이와 함께, 다양한 정부·산업체 과제와 협력 프로젝트를 통해 실질적인 기술 이전과 산업 현장 적용을 추진하고 있습니다.
의료 메카트로닉스 분야에서는 RFID 기반 내시경 클립, 심장 시뮬레이터, 재활운동 장치 등 혁신적인 의료기기 개발과 성능 평가를 진행하고 있습니다. 기계공학, 전자공학, 재료공학, 의학 등 다양한 학문이 융합된 연구를 통해 환자 맞춤형 의료 솔루션과 첨단 재활기기 개발에 앞장서고 있습니다. 이러한 연구는 환자의 삶의 질 향상과 의료 현장의 효율성 증대에 실질적으로 기여하고 있습니다.
AMP LAB은 다양한 첨단 장비와 시뮬레이션, 실험 인프라를 바탕으로, 학제 간 융합연구와 산학협력을 활발히 추진하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 첨단 재료가공, 스마트 제조, 원전 해체, 의료 메카트로닉스 등 미래 산업을 선도할 핵심 기술 개발에 매진하여, 학문적·산업적 발전에 지속적으로 기여할 것입니다.
Melt Decontamination
Hybrid System Development
Porous Metal Injection Molding
분말사출성형(Metal/Ceramic Injection Molding)
분말사출성형(Metal/Ceramic Injection Molding)은 복잡한 3차원 소형 금속 및 세라믹 부품의 대량생산에 적합한 첨단 제조기술로, 본 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나입니다. 이 기술은 미세한 금속 또는 세라믹 분말을 바인더와 혼합하여 사출성형한 후, 탈지 및 소결 과정을 거쳐 최종 제품을 생산하는 공정입니다. 이를 통해 기존의 절삭가공이나 주조로는 구현하기 어려운 복잡한 형상과 미세구조를 가진 부품을 경제적으로 대량 생산할 수 있습니다.
연구실에서는 분말사출성형 공정의 각 단계별로 발생할 수 있는 문제점, 예를 들어 충진 불균형, 탈지 및 소결 시의 수축 및 변형, 그리고 미세구조 제어 등 다양한 기술적 난제를 해결하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 다양한 금속(티타늄, 인코넬 등) 및 세라믹 소재에 대한 최적의 바인더 시스템 개발, 유동 해석, 수치 시뮬레이션, 그리고 실험적 검증을 통해 공정의 신뢰성과 생산성을 높이고 있습니다. 최근에는 다공성 구조체, 경량화 부품, 의료용 미세부품 등 고부가가치 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다.
이러한 연구는 자동차, 항공우주, 에너지, 의료기기 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 고정밀·고기능성 부품의 대량생산을 가능하게 하며, 국내외 산업 경쟁력 강화에 크게 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 분말사출성형의 공정 혁신과 신소재 개발을 통해 첨단 제조기술의 선도적 역할을 지속할 계획입니다.
ESR(Electro-Slag Remelting) 및 VAR(Vacuum Arc Remelting) 기반 전략금속 고품질 잉곳 생산 및 원전 해체 응용
ESR(Electro-Slag Remelting) 및 VAR(Vacuum Arc Remelting)은 티타늄, 인코넬 등 전략금속의 고품질 잉곳 생산을 위한 첨단 재료가공 기술입니다. 본 연구실은 이러한 재용해 공정의 모델링, 시뮬레이션, 제어기법 및 실험 연구를 통해 금속 내 불순물 제거, 미세조직 제어, 기계적 특성 향상 등 고부가가치 금속 소재의 생산 기술을 선도하고 있습니다. 특히, ESR 및 VAR 공정의 열적·유동적 특성을 정밀하게 분석하여, 최적의 공정 조건을 도출하고, 실제 산업 현장에 적용 가능한 제어 시스템을 개발하고 있습니다.
이와 더불어, 본 연구실은 ESR 공정을 활용한 노후 원자력발전소 해체 및 용융제염 기술 개발에도 주력하고 있습니다. 원전 해체 과정에서 발생하는 방사성 금속 폐기물의 안전한 처리와 부지 복원을 위해, ESR 기반의 용융제염 공정을 적용하여 방사성 오염물질의 효과적 제거와 금속 재활용 방안을 모색하고 있습니다. 이를 위해 방사성 오염 금속의 용융 특성, 슬래그와의 상호작용, 오염물질의 분포 및 제거 효율 등을 실험 및 수치 해석을 통해 체계적으로 연구하고 있습니다.
이러한 연구는 원전 해체 및 방사성 폐기물 관리 분야에서의 기술적 난제 해결뿐만 아니라, 전략금속의 고품질화 및 자원 재활용 측면에서도 중요한 의미를 갖습니다. 앞으로도 본 연구실은 첨단 재료가공 및 원전 해체 기술의 융합을 통해 국가적 현안 해결과 미래 산업 발전에 기여할 것입니다.
레이저 기반 첨단 제조공정(LENS, SLS) 및 3D 프린팅 기술
본 연구실은 LENS(Laser Engineered Net Shaping) 및 SLS(Selective Laser Sintering)와 같은 레이저 기반 첨단 제조공정과 3D 프린터 및 스캐너 등의 첨단 장비 연구를 활발히 수행하고 있습니다. LENS와 SLS는 레이저를 이용하여 금속 또는 세라믹 분말을 선택적으로 용융·소결함으로써, 복잡한 형상의 부품을 신속하게 직접 제조할 수 있는 기술입니다. 이러한 공정은 Rapid Prototyping(쾌속조형) 및 Direct Manufacturing(직접성형) 분야에서 핵심적인 역할을 하며, 기존 제조방식 대비 설계 자유도와 생산 효율성을 크게 향상시킵니다.
연구실에서는 레이저 출력, 스캔 속도, 분말 특성 등 다양한 공정 변수의 최적화와 함께, 제조된 부품의 미세조직, 기계적 특성, 표면 품질 등을 정밀하게 분석하고 있습니다. 또한, 3D 프린터 및 스캐너의 하드웨어 및 소프트웨어 개발, 공정 자동화, 품질 관리 시스템 구축 등 첨단 제조 인프라 확충에도 힘쓰고 있습니다. 이를 통해 항공우주, 자동차, 의료, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 맞춤형·고기능성 부품의 신속한 개발 및 생산이 가능해졌습니다.
이와 같은 연구는 4차 산업혁명 시대의 스마트 팩토리 구현과 제조업 혁신을 위한 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 레이저 기반 첨단 제조공정과 3D 프린팅 기술의 융합 및 고도화를 통해, 미래 제조산업의 패러다임 변화를 선도할 것입니다.
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Real-Time Nanoparticle Dispersion Monitoring via CuO Nanowire Photodetectors: An Effective Approach for In Situ Nanomaterial Synthesis Control
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A study on the optimization through the evaluation of radiation exposure by scenarios during steam generator dismantling
ANNALS OF NUCLEAR ENERGY, 2025.02
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