해외 종속 끊어낸 회전익기 핵심 혈관… 동력전달장치 설계 기술 자립

헬리콥터와 같은 회전익기의 심장은 엔진이지만, 동력을 프로펠러(로터)로 온전히 전달하는 혈관은 동력전달장치다. 고속 회전과 극한의 하중을 견뎌야 하는 까닭에 고도의 설계 기술을 요구하는 분야다. 과거 국내 항공 방산 업계는 핵심 부품의 설계와 해석을 전적으로 해외 선도기업에 의존해 왔다. 수입산 부품의 납기 지연과 기술 통제는 차세대 항공기 개발의 아킬레스건으로 작용했다. 구조적 한계를 극복하기 위해 국내 연구진이 동력전달장치의 4대 핵심 부품 설계부터 검증까지 아우르는 독자적인 프로세스를 구축했다.

해석 기술 고도화로 경량화·내구성 확보
한국기계연구원 가상공학플랫폼연구본부 소속 이한민 한국기계연구원 산업기계DX연구실장 연구팀은 클러치, 기어, 하우징, 베어링에 대한 설계 및 해석 원천기술을 확보했다. 연구팀은 부품별로 요구하는 까다로운 기술적 난제를 독자적인 해석 기법으로 돌파했다.

기어 분야에서는 하이브리드 다이나믹 해석 기술을 적용해 몸체 형상을 최적화했다. 결과적으로 프랑스 사프란(SAFRAN)의 아리엘 2(Arriel 2) 엔진에 준하는 경량화 기어를 제작하고 준정적시험으로 성능을 검증했다. 베어링 분야는 전산유체역학(CFD) 기반 동력손실 해석 기술과 강화학습을 결합해 스웨덴 에스케이에프(SKF)를 비롯한 세계적 기업 수준의 설계 역량을 확보했다.


3D 프린팅과 신소재 구조의 결합
물리적 한계를 극복하기 위한 새로운 제조 공정도 도입했다. 하우징 분야에서는 위상최적화 기술을 바탕으로 3차원(3D) 프린팅 공정 해석을 수행했다. 경량화를 극대화하기 위해 삼중 주기 최소 곡면(TPMS) 구조를 적용해 하우징을 제작했으며, 강성시험을 거쳐 실효성을 입증했다. 클러치 분야는 건식 및 습식 마찰재의 내열성을 높이고 마모를 줄이는 원천기술을 개발해 내구시험을 통과했다.

방산 안보 넘어 차세대 모빌리티 승부처로
방위사업청 국방기술진흥연구소의 지원으로 2021년부터 50억 원을 투입해 수행한 프로젝트는 단순한 부품 국산화를 넘어선다. 설계부터 최적화, 시제품 제작, 시험평가(정적·내구·수명·효율)로 이어지는 일련의 과정을 국내 기술력으로 내재화했다는 데 의미가 있다.

이한민 한국기계연구원 산업기계DX연구실장은 "해외 기술에 종속된 항공용 동력전달장치 분야에서 독자적인 기술 자립 기반을 마련한 성과는 국방 기술 안보 강화에 중요한 의미를 지닌다"고 강조했다.


항공용 동력전달장치 설계 기술의 자립은 군용 회전익기를 넘어 도심항공교통(UAM)을 비롯한 차세대 모빌리티 시장의 핵심 경쟁력으로 작용할 전망이다. 부품 조립을 넘어 원천 설계 데이터를 확보한 한국 방산이 글로벌 항공 시장의 기술 통제를 벗어나 새로운 도약의 전환점을 맞이하고 있다.