놀라운 '전자 빔 용접(Electron Beam Welding)' 기술

일본 소행성 탐사기 ‘하야부사2’

중요 역할 수행

최첨단 의료기기 ‘체내 매입형 센서’ 제조 연구 착수

전자빔 용접(Electron Beam Welding : EBW)

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Electron Beam Welding

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지난해 말 일본에서는 소행성 탐사기 ‘하야부사2’가 발사됐다.  임무를 지원하는 중요한 장치로 쓰인 것이 도쿄도 미즈호쵸(東京都瑞穂町)에 있는 용접가공회사 ‘도세이(東成) 일렉트로 빔’에서 작업한 ‘전자 빔 용접’이다. ‘도세이 일렉트로 빔’은 종업원이 100명도 안 되는 중소기업이다. 하지만 미세한 부품 및 서로 성질이 다른 금속끼리 접합하는 기술력은 높은 평가를 받아 ‘기술자들의 은신처’라는 별명을 갖고 있다. 대기업이 자체 기술로 용접하지 못하는 부품을 잇달아 가지고 와서 용접을 맡길 정도다. 놀라운 전자 빔 용접 기술 전자 빔을 맞은 충격으로 발생하는 고열로 금속을 녹이고 붙이는 것이 전자 빔 용접이다.  ‘도세이 일렉트로 빔’의 사시다(指田達也) 전자 빔 과장은 “우리에게는 3000개 사 이상의 용접을 하청 받아온 노하우가 있다. 성공 사례 중에서 가장 적합한 방법을 선택해서 용접하고 있다”고 강조한다. 금속의 종류와 형태에 따라 전자 빔을 쏘는 양과 위치 등을 미묘하게 조정해 간다.    하야부사2호의 부품 샘플을 들어보이는 사시다 과장 하야부사2에서 ‘도세이 일렉트로 빔’은 폭약이 든 원통형의 충돌 장치인 ‘임팩터’의 용접을 담당했다. 2018년에 소행성 ‘1999JU3’에 도달하는 하야부사2는 임팩터를 소행성에 부딪혀 인공 구덩이를 만들어, 땅 속에 있는 물질 등을 채취할 예정이다. 임팩터의 스테인리스제 용기에 구리 뚜껑을 접합하는 작업은 ‘도세이 일렉트로 빔’으로서도 “매우 어려웠다”(指田 과장)고 한다. 구리와 스테인리스에서는 구리가 열을 발산시켜서 쉽게 녹지 않는다. 둘을 균일하게 녹여서 붙이는 데에는 구리에 전자 빔이 더 강하게 쏘이도록, 방향을 미세하게 조정하는 기술이 필요했다. 100개 가까운 모조품에 전자 빔을 쏘아보고, 최적의 조사 위치를 파악한 후 직경 약 30㎝의 뚜껑을 접합시켰다. 이를 용접하는 데 반년이 걸렸다. “3보 전진했다가 2보 후퇴하는 것과 같이 착실하게 해나가야 하는 일이었다”고 사시다 과장은 회상했다. 소행성에서 의료 현장으로 ‘도세이 일렉트로 빔’의 다음 ‘꿈의 무대’는 의료 현장이다. 목표로 하는 것은 최첨단 의료기기인 ‘체내 매입형 센서’의 제조다. 국립대학과 공동 연구를 시작했다. 길이가 몇 밀리미터인 초소형 센서를 몸 속에 넣어, 혈당치 등 혈액 속의 성분 농도를 상시로 측정한다. 당뇨병 환자가 하루에 몇 번씩이나 바늘을 찔러 서 혈당치를 측정할 필요가 없어질 뿐만 아니라 “기타 질병의 조기 발견도 할 수 있을 것”이라고 기대가 높다. 전자 빔 용접은 진공 상태에서 하기 때문에 위생적으로 ‘의료기기의 제조에 적합하다’는 데 착안했다. 초소형 장치만으로, 금속용기에 센서를 넣어 뚜껑을 덮는 데에는 0.1㎜ 단위의 치밀한 용접 기술이 필요하다. 이 점에서도, 미세한 용접이 전문인 강점을 살릴 수 있을 것이다. 이 회사의 우에노 쿠니카(上野邦香) 사장은 “작은 회사에서도 하나의 기술을 철저히 연마하면, 우주와 의료 현장에서, 인류의 꿈에 공헌하는 큰 일을 할 수 있다는 것을 입증하고 싶다”고 힘주어 말했다. ‘도세이 일렉트로 빔’과 같은 높은 기술력과 저력을 가진 중소기업이 일본 제조업의 강력한 경쟁력의 기반이 되고 있다는 사실을 말해주고 있는 것 같다. 글로벌이코노믹 장민호 기자

 

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