▲ 한국재료연구원은 최근 소재·부품·장비 R&BD 기술사업화에 대해 발표했다.(사진제공=한국재료연구원)     © 한국건축신문

과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 한국재료연구원(KIMS, 원장 : 이정환)이 일본의 수출규제 조치가 시행된 2019년 7월 이후 소재·부품·장비(이하 소부장) 기술 자립을 위해 노력한 단계별(연구소기업·기술이전·기술지원) R&BD 기술사업화 성과를 발표했다.

 

지난 2년 간의 소부장 경쟁력 강화 성과는 재료연과 유관기업 및 정부의 지속적인 노력이 잇따른 결과이며, 추후 보다 많은 소부장 핵심기술 확보 및 사업화 등에서 눈에 띄는 성과가 계속해서 도출될 것으로 기대된다.

 

◆연구소기업R&BD를 통한 연구성과 사업화 확산 지원
올해 하반기 설립 예정인 재료연의 연구소기업 ㈜SENM은 마그네슘 소재 전문기업으로 국내외 마그네슘 소재산업의 수급 전망과 밸류 체인의 분석 결과에 따라 차별화된 마그네슘 합금을 생산하는 것을 목적으로 하고 있다.

 

치열하게 기술경쟁을 벌이고 있는 전기자동차의 주행거리 향상을 위해 최경량금속인 마그네슘의 적용 분야가 점차 확대되고 있어 선진 각국은 마그네슘 소재의 핵심기술 확보와 안정적인 밸류 체인의 구축이 더욱 중요해졌다.

 

재료연이 보유한 ‘고내식, 난연성 마그네슘 합금 기술’은 마그네슘 합금의 오랜 난제였던 발화문제와 부식성 문제를 획기적으로 개선한 신소재이다.

 

㈜SENM은 고내식, 난연성 마그네슘 합금의 원소재에 해당하는 잉곳과 빌렛을 제조하고 이를 부품화하는 공정개발을 추진함으로써 마그네슘 소재 국내 밸류체인의 핵심부분을 완성하게 된다.

 

또한 ‘고내식, 난연성 마그네슘 합금 기술’은 마그네슘 소재의 발화 저항성이 뛰어나고, 합금의 용해·주조과정에서 필수적으로 사용되지만 대기환경(지구온난화)에는 치명적인 육불화황(SF6)의 사용을 대폭 줄일 수 있다. 이는 환경오염 문제로 점차 강화 및 확대되고 있는 탄소배출권 대응 차원에서 또 다른 장점으로 작용했다.

 

㈜SENM의 신혁기 대표는 “재료연으로부터 이전받은 마그네슘 신합금 기술을 기반으로 ㈜SENM은 소부장 기술자립화에 앞장설 뿐 아니라, 세계 시장에서 기술력으로 승부하는 일류기업으로 성장하고자 한다.”라고 말했다.

 

◆기술이전R&BD를 통한 연구성과 사업화 확산 지원

㈜성우하이텍은 과감하고 꾸준한 연구개발(R&D) 투자를 통해 오랫동안 역량을 쌓아 올린 기업이다. 1994년 자동차부품 업계 최초로 연구개발(R&D)센터를 설립해 자동차 차체는 물론 신소재를 활용한 부품 개발에 소기의 성과를 거뒀다. 지난 2019년에는 국내 최초로 알루미늄 차체(도어, 범퍼 등) 개발에 성공해 기존 철판 대비 무게를 3분의 1가량으로 줄여 연비 향상에도 효과를 얻어낸 바 있다.

 

재료연은 국내 수소차 기술 향상과 시장 확대를 위해 핵심기술인 복합재 수소저장용기 개발 및 공급 다변화의 필요성을 체감했다.

 

재료연은 ㈜성우하이텍과 복합재료 기술 역량을 바탕으로 복합재 수소저장용기를 공동 개발하는데 성공했다. 양 기관은 압축수소가스 타입4(Type4) 용기에 대한 상용화 개발 경험과 실적을 향후 친환경미래자동차 및 개인형자율자동차(PAV)의 수소저장시스템 개발에 활용할 예정이다.

 

재료연 이정환 원장은 “정부는 전기차와 수소연료전지자동차 등 미래차 분야에서 2022년까지 38만대, 2025년까지 133만대 보급 목표를 제시한 바 있다.”며 “양 기관의 협력 성과를 기반으로 한 복합재 내압용기 기술 개발은 국내 수소차 기술경쟁력 강화는 물론 환경보전에 보탬이 될 것으로 기대된다.”고 말했다.

 

◆기술지원R&BD를 통한 연구성과 사업화 확산 지원

최근의 적층 제조 기술은 시제품 제작에서 산업 제조 부품 신속제조로 그 영역이 확산되면서 0.1㎜급의 3차원 복잡 형상의 정밀 패턴 제작에 대한 수요가 급속도로 증가하고 있는 추세이다.

 

특히 ‘패션 산업’ 분야에서는 패스트 패션(Fast Fashion)을 활용한 제품 제작 및 배송 시간의 획기적 개선, ‘타이어 제조 산업’에서는 사이프(SIPE: 타이어에 새겨진 가는 홈)를 중심으로 복잡 형상을 가진 소형 부품 중심의 금속 적층 제조, 그리고 ‘플라스틱 사출 산업’에서는 복잡 정밀 형상 제품 출력을 위한 샘플 금형 제작에 그 수요가 급증하고 있다.

 

재료연은 해당 기술 분야에 대한 국내 수요 기업((주)창신정밀, 항도공업(주) 등)의 요구사항을 우선적으로 청취하는데 주력했다. 그 결과 △신속 제조(금형 제작 납기의 획기적 단축, 제조 비용의 절감 및 고속 대응), △신소재 & 신기술(소재의 다양화 대응 전략 필요, 고부가가치 산업으로의 전환), △필요 환경(탄소중립 소재 및 공정 개발, 제조 환경 개선 등)에 있어서 기업들의 수요가 일치하고 있음을 확인했다.

 

재료연은 신발 제조에 있어 요구되는 중창(Midsole)의 몰드 고속제조 DfAM(Design for Additive Manufacturing, 금속 3D프린팅을 통한 적층 제조) 및 제작에 착수해, 적층 제조 특화 설계를 통한 금형 제조 시간 단축에 성공했으며 신규 아이디어(Prebuild-plate)를 통해 생산 시간 단축과 후처리 공정을 단순화했다.

 

또한 적층 제조 중 발생하는 결함을 분석해 이의 데이터화 및 향후 제조 방법 개선에 적극 활용할 예정이다. 뿐만 아니라 구두창(Outsole) 제작에 있어 정밀 격자 구조 출력의 애로점과 외벽 두께로 인한 금형제작 시간 단축의 어려움 해결에도 꾸준히 노력하고 있다.

 

재료연 이정환 원장은 “3D프린팅 기술은 기존 다품종 소량 생산에 적합한 기술적 특징을 보여주고 있어 최근에는 이를 이용한 대량생산 기반의 출력물 생산이 본격화되고 있다.”며 “재료연은 현재 보유한 금속 3D프린팅 장비를 이용한 신속 제조기술을 신발 및 타이어 제조 산업에 적용해 기존 약 1개월 이상 소요되던 금형 제작 납기를 1주일 정도로 단축해 산업현장이 필요로 하는 기술을 개발 및 전달하는데 계속해서 주력할 계획이다.”라고 말했다.
/이민우 기자