수직으로 떠올라 고정익 비행기처럼 300km/h 이상으로 날아가는 드론. 국내 유일의 테일시터(Tail-sitter) 무인기 전문 방산 하드웨어 기업 니나노컴퍼니가 HP의 산업용 3D프린팅 기술 HP MJF(Multi Jet Fusion)로 기체 무게를 20% 이상 줄이고 개발 주기를 60% 이상 단축했다. 3D프린팅이 시제품 도구를 넘어 방산 드론의 성능과 개발 속도를 좌우하는 ‘전략 기술’이 되고 있음을 보여주는 사례다.
■ 수직이착륙과 고속순항을 한 몸에… ‘테일시터’ 전문 기업
니나노컴퍼니는 상용품(COTS) 조립을 넘어 고속•장거리•고중량 탑재 등 전장의 극한 스펙을 원천 설계하는 방산 하드웨어 기업이다. 테일시터는 꼬리로 선 채 수직 이착륙한 뒤 기체를 눕혀 고정익처럼 고속 순항해, 좁은 함정 갑판이나 험지에서도 운용할 수 있다. 회사는 6년간 축적한 비선형 천이(Transition) 제어 S/W와 비행 데이터를 핵심 경쟁력으로 꼽는다.
주력 라인업은 최고속도 300km/h 이상의 초고속 직타격 드론 SPEAR, 정찰•타격용 GOSHAWK 10M/10B, 중거리 감시•물류용 GOSHAWK 50M(MTOW 23kg)이며, 설계 시 천이 비행의 공력 안정성, 구동부 없는 천이 메커니즘, 극한의 경량화•구조 일체화를 가장 중시한다.
■ “CNC와 금형으로는 개발 속도를 따라갈 수 없었다”
수직 호버링과 고속 순항을 동시에 만족하려면 복잡한 3차원 유선형 형상이 필수지만, CNC는 형상에 한계가 있고 금형 사출은 설계 변경 때마다 리드타임과 비용 부담이 컸다. 비행시험 결과를 수시로 반영해야 하는 무인기 개발에는 치명적인 병목이었다. HP MJF는 서포트 없이 복잡한 일체형 형상을 균일한 강도로 정밀하게 적층할 수 있어, 1년 이내 시제를 반복 최적화하는 애자일 개발과 다품종 소량 생산에 가장 적합하다고 판단했다.
■ 왜 드론에는 HP MJF인가 4가지 이유
① 형상의 자유 = 공력 성능. 서포트가 필요 없어 복잡한 유선형 페어링도 설계 그대로 출력된다. 가공•사출 제약 때문에 공력 설계를 타협할 필요가 없다.
② 방향에 관계없이 균일한 강도. MJF PA12 부품은 적층 방향에 따른 물성 편차가 작아 사출품 수준의 내구성을 낸다. 300km/h 이상의 고속 비행 진동과 천이 시 급격한 하중 변화도 안정적으로 견딘다.
③ 부품 일체화와 위상최적화로 극한 경량화. 부품•체결구 통합과 위상최적화(DfAM)로 기체 무게를 20% 이상 줄여 비행시간•탑재중량•속도 성능을 함께 끌어올렸다.
④ 금형 없는 신속 반복과 다품종 소량 생산. 설계 변경이 곧바로 출력에 반영돼 ‘설계–출력–비행시험–수정’ 사이클이 짧아진다. 개발 주기 60% 이상 단축의 핵심 동력이자, 맞춤형 소량 생산이 많은 방산 시장에 꼭 맞는 방식이다.
■ 공력 페어링부터 프로펠러까지… 기체 핵심 부품에 적용
외장 부품을 넘어 비행 하중을 직접 받는 구조 부품과 회전체인 프로펠러까지 HP MJF•PA12를 적용하고 있다는 점이 주목된다.
가장 먼저 적용된 곳은 공력 페어링이다. 복잡한 3차원 유선형 곡면을 서포트 없이 한 번에 성형할 수 있어, 고속 순항 시 공력 손실을 최소화했다. 비행 하중을 직접 받는 모터 마운트와 날개 연결 브래킷은 위상최적화 설계로 불필요한 질량을 덜어내면서도, 천이 비행 때 하중이 급격히 바뀌는 순간에도 안정적인 체결을 유지한다. 기체 내부의 일체형 전장(Avionics) 하우징은 여러 부품과 체결구를 하나로 통합해 조립 공수와 무게, 고장 지점을 동시에 줄였다. 회전체인 프로펠러도 예외가 아니다. 형상을 수정하면 바로 다시 출력할 수 있어, 금형 없이 다양한 사양을 빠르게 시험하고 검증하고 있다.
■ 25~150kg급 하이브리드 테일시터로… ‘체계종합 Tier-1’ 도약
니나노컴퍼니는 검증된 소형 테일시터를 넘어 25~150kg급 중•대형 하이브리드 테일시터로 플랫폼을 확장해 함정 탑재 ISR과 원거리 수송 임무까지 라인업을 넓힐 계획이다. HP MJF 기반 온디맨드 생산 체계로 고객 맞춤형 UAS 요구를 신속히 설계•양산하는 체계종합 Tier-1 파트너로 도약한다는 목표다.
무인기의 경쟁력은 ‘얼마나 잘 만드느냐’만큼 ‘얼마나 빨리 바꿀 수 있느냐’에 달려 있다. 복잡한 형상을 금형 없이, 가볍고 튼튼하게, 필요한 만큼 생산하는 HP MJF 3D프린팅이 차세대 드론 개발의 핵심 인프라로 주목받는 이유다.
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