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엔디티 엔지니어링(주)이 마찰교반용접(FSW, Friction Stir Welding) 기술을 기반으로 우주발사체용 연료탱크와 산화제탱크 제조기술 및 관련 장비 국산화에 나서고 있다. 동사는 금속을 용융하지 않고 접합하는 마찰교반용접의 특성을 활용해 얇은 알루미늄 구조물의 변형을 줄이고, 곡면과 원주 방향까지 대응할 수 있는 제조기술을 개발했다.

우주발사체용 탱크 제조기술 국산화 추진

엔디티 엔지니어링(주)(이하 엔디티 엔지니어링)은 우주발사체 제작에 필요한 특수 용접기술과 제조장비를 자체 개발하며 해외 기술 의존도를 낮추는 데 주력하고 있다.

동사가 개발을 추진해 온 주요 분야는 우주발사체용 연료 탱크와 산화제 탱크의 제조 기술이다. 발사체 추진제를 저장하는 탱크는 경량화와 구조적 안정성을 동시에 확보해야 하는 만큼 제작 과정에서 정밀한 접합기술이 요구된다. 특히 연료탱크와 산화제탱크 사이에 공통 격벽을 적용하는 구조에서는 복잡한 형상의 부재를 정밀하게 접합하는 제조기술이 중요하다.

엔디티 엔지니어링은 이러한 제작 조건에 대응하기 위해 마찰교반용접(Friction Stir Welding, 이하 FSW) 기술을 적용한 탱크 제조공정과 관련 장비를 개발해왔다. 2021년부터 정부 연구개발 과제를 통해 관련 기술개발을 시작했으며, 2026년 현재 연구개발 6년 차에 접어들었다.

현재는 자체 제조설비와 탱크 제작기술을 확보한 상태로, 향후 개발 기술을 실제 국내 우주발사체에 적용하기 위한 협의를 진행하고 있다.

금속 녹이지 않는 FSW로 열변형 줄여

마찰교반용접은 티그·미그 등 기존 아크용접과 달리 소재를 완전히 녹이지 않고 접합하는 고상접합 기술이다.

회전하는 공구를 접합부에 삽입하면 마찰열이 발생하고, 이 열로 연화된 금속이 공구의 회전에 따라 소성유동을 일으키면서 두 소재가 결합되는 방식이다.

엔디티 엔지니어링 관계자는 알루미늄의 경우 소재 특성에 따라 약 350~650℃ 범위에서 공정이 이뤄진다고 전했다. 기존 용융용접은 높은 열을 가해 소재를 녹인 뒤 다시 냉각·응고하는 과정이 필요하기 때문에 열변형이나 기공, 응고 과정에서의 결함이 발생할 가능성이 있다. 반면 FSW는 상대적으로 낮은 온도에서 접합이 이뤄져 이러한 영향을 줄이는 데 유리하다.

특히 얇은 알루미늄 구조물 제작에서 장점을 발휘한다. 기존에는 용접 과정에서의 변형을 고려해 처음부터 두꺼운 소재를 적용한 뒤 상당 부분을 절삭해 원하는 형상과 두께를 확보하는 방식이 사용되기도 했지만, FSW를 적용하면 일부 구조에서 필요한 두께의 부재를 직접 접합할 수 있어 후가공을 줄이고 소재 사용량을 낮출 수 있다는 것이 동사의 설명이다.

이는 발사체의 중요한 설계 요소인 경량화와도 연결된다. 불필요한 소재 사용과 가공 공정을 줄이면서 요구되는 구조를 구현할 수 있어 제조비용 절감에도 기여할 수 있다.

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용접 장비까지 자체 개발

엔디티 엔지니어링은 용접 공정기술뿐만 아니라 FSW를 구현하기 위한 제조장비까지 직접 개발했다.

우주항공용 특수 용접장비는 해외에서 쉽게 구매하기 어렵고 도입비용 역시 높은 편이다. 여기에 장비 고장이 발생할 경우 해외 제조사의 기술지원과 부품 공급에 의존해야 해 생산일정에도 영향을 줄 수 있다.

엔디티 엔지니어링 정대홍 수석은 “비용 경쟁력을 설명하기 위한 예로, 해외 장비 도입비를 200억 원으로 가정할 경우 자체 개발 장비는 약 50억 원 수준에서 대응할 수 있다”라며 “장비 국산화를 통해 초기 도입비용뿐만 아니라 유지보수 측면에서도 부담을 낮출 수 있다”라고 설명했다.

유지보수 측면에서도 국산화의 의미가 크다. 엔디티 엔지니어링은 자체 장비를 확보함으로써 해외 제조사의 지원에 대한 의존도를 낮추고, 설비 이상 발생 시 대응기간을 단축하는 방향으로 생산 안정성을 높이고 있다.

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곡면·원주 방향 대응하는 3차원 용접기술 확보

엔디티 엔지니어링은 우주발사체용 탱크 제작에 적용할 수 있는 곡면·원주 방향의 마찰교반용접 기술을 주요 경쟁력으로 내세우고 있다.

마찰교반용접은 자동차 산업에서도 활용되고 있다. 전기차용 인버터 하우징과 같은 알루미늄 부품에서는 비교적 평면에 가까운 부위를 접합하는 데 FSW가 적용되고 있다.

반면 우주발사체용 탱크는 원통형 구조를 기본으로 하면서 다양한 곡면을 포함하기 때문에 용접공구의 위치와 각도, 가압력 등을 연속적으로 제어해야 한다. 단순한 직선이나 평면 접합보다 높은 수준의 장비 제어기술이 요구되는 이유다.

이에 엔디티 엔지니어링은 3차원 형상과 원주 방향 용접에 대응할 수 있는 장비를 개발했다. 로봇에 FSW 헤드를 장착하는 방식과 다축 제어기술을 활용해 구조물의 형상에 맞춰 용접공정을 구현하고 있다.

동사는 평면 접합을 넘어 곡면과 원주 방향까지 대응할 수 있는 장비와 공정기술을 확보함으로써 발사체 탱크와 같은 대형·복합 구조물 제조에 FSW를 적용할 수 있는 기반을 마련하고 있다.

우주항공·방산 분야 적용 확대

엔디티 엔지니어링은 개발한 기술을 실제 우주발사체 제조에 적용하는 것을 다음 단계로 삼고 있다.

글로벌 우주항공 산업에서는 이미 발사체 구조물 제조에 마찰교반용접이 활용되고 있으며 유럽과 미국, 중국 등에서도 관련 장비 및 공정기술 개발이 진행돼 왔다.

반면 국내에서는 우주항공용 FSW 장비와 관련 제조기술 확보가 상대적으로 늦었다는 것이 동사의 설명이다.

이에 엔디티 엔지니어링은 자체 장비와 제조기술을 기반으로 국내 우주발사체 산업에서 활용 가능한 기술 기반을 확보하고, 수입 장비 의존도를 낮추는 데 초점을 맞추고 있다.

기술 홍보와 사업 기반 확대도 병행하고 있다. 동사는 용접 관련 전시회를 비롯해 우주 시스템 관련 학회, 한국항공우주학회, 한국추진공학회, 민군·국방 관련 행사 등에 참여하며 우주항공 및 방산 관계자들과 접점을 넓히고 있다.

향후에는 국내 우주발사체 적용을 우선적으로 추진하면서 관련 기술의 활용 가능성을 유도무기분야, 철도차량 및 ESS저장장치, 원자력, 자동차와 로봇 등으로 확대하는 방안도 검토하고 있다.

엔디티 엔지니어링은 FSW 장비 개발과 공정 기술 분야에서 장기간 축적한 역량을 바탕으로 우주항공 분야에서 국산 제조기술의 적용 범위를 넓혀간다는 계획이다.

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