소재

재료연구소가 고속철도(KTX) 핵심부품인 브레이크 디스크의 완전 국산화 기술을 개발했다. 지난 2일 재료연구소(소장 조경목)에 따르면 연구소 구조재료연구본부 염종택 박사(사진)팀과 상용차 부품 전문기업 (주)우진정밀(대표 김철곤)이 공동개발한 KTX용 국산 브레이크 디스크가 최근 코레일의 합격 판정을 받았다. 승객의 안전에 직결된 핵심부품인 브레이크 디스크를 소재부터 조립까지 완벽하게 국산화함으로써 국내 최고속 열차의 중요 부품 전량을 프랑스제 수입품에 의존해온 불명예를 떨칠 수 있게 된 것은 물론 연간 20억원 규모의 수입대체 효과도 기대된다. 특히 수입품 대비 30% 정도 앞선 성능에도 불구하고 원가 역시 30%가량 절감할 수 있는 이 제품의 본격적인 생산과 보급이 이뤄질 경우 최근 수명 한계와 운행시간 증가의 영향으로 급증하고 있는 KTX용 브레이크 디스크 수요에 효과적인 대응이 가능해질 전망이다. 또한 그간 KTX의 문제점으로 지적돼온 수입제품의 납품 지연, 높은 가격에 의한 비용 부담 등 문제점도 상당부분 해소될 것으로 연구소 측은 기대하고 있다. ||염 박사팀과 우진정밀이 2년여의 연구 끝에 개발한 디스크는 ‘도입 전 6개월 또는 20만km 이상 현차(現車)시험’ 규정에 따라 지난해 6개월에 걸친 코레일의 시험을 거쳐 합격 판정을 받았으며 코레일 측의 요청에 의해 6개월의 추가 시험을 거쳐 이번에 최종 합격됐다. 재료연 측에 따르면 신 개발 브레이크 디스크는 수입품을 상회하는 내구수명을 갖췄으며 KTX 제동시 높은 응력과 열 충격에 의해 발생하는 선형 균열도 방지할 수 있다. 현차시험에서 6개월간 마모량이 0.07㎜로 나타나 수입품의 0.098㎜에 비해 28.5%가량 적었고 금형제작 과정이 생략돼 원가도 절감할 수 있다. 기존 제품 가격이 디스크 2개와 허브를 결합한 1조(組)당 800만원 선인 데 비해 국산 디스크는 400~500만원 수준이어서 가격경쟁력에서도 우위에 설 수 있다. 이 같은 차이는 제조 공법에서 비롯된다. 금형제작과 프레스 성형 등의 공정을 거치는 기존 수입 브레이크 디스크는 제조원가를 낮추는 것이 상당히 제한적일 수 밖에 없다. 반면 염 박사팀의 디스크는 자유형 단조공법과 링압연공정을 연계한 새로운 공법을 통해 이 문제를 돌파했다. 자유형 단조로 초기형상을 제조한 뒤 주조용 심축(心軸, mandrel)을 장착, 압축시켜 링을 제조하는 링압연공정으로 최종 디스크 형상을 제작한 것이다.||더욱이 이 기술은 원주방향의 결정립 유동선(grain flow line)을 형성시켜 일부 수입품에서 발생되던 반경방향의 조기균열을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 결정립 유동선은 표면에서부터 시작되는 균열을 방지해 주는 역할을 한다. 이 같은 기법을 적용해 브레이크 디스크를 제작한 것은 이번이 국내 최초로 그 혁신성을 인정받아 정부의 신기술인증(NeT)를 획득했다고 연구소 측은 밝혔다. 또 고온특성과 내구성이 뛰어나면서도 국내에서 수급이 가능한 내열단조강인 크롬-몰리브덴-바나듐(Cr-Mo-V)강을 소재로 채택한 점도 눈에 띄는 부분이다. 본격 국산화가 시작되면 연간 20억원 규모의 수입대체 효과가 예상되며 이번에 우선 10억원 어치의 제품이 올해 말 공급될 예정이다. 연구책임자인 염종택 박사는 “이번 고속철도용 브레이크 디스크의 국산화는 향후 고속철도 여타 소재부품에 대한 완전 국산화의 도화선이 될 것”이라며 “국내 고속철도의 수출이 본격화되면 수요도 점차 증대될 것”이라고 말했다. 한편, 재료연구소에서 난성형성 소재의 소성가공분야와 전산모사기술 등 다양한 연구를 수행하고 있는 염종택 박사는 지난해 2월 타이타늄합금 볼트의 생산단가를 획기적으로 낮춘 저비용 생산기술을 개발해 화제를 모은 바 있다.