▲ 동아특수금속이 스크랩을 정련해 타이타늄 분말제조용 봉재(左)를 생산하고, 코스와이어는 이를 EIGA 장비(右)에 투입해 가격경쟁력 있는 3D프린팅용 타이타늄 분말을 제조한다.

우주항공, 발전 등 산업에 필요한 경량·고강도 타이타늄 부품을 금속 3D프린팅으로 생산하기 위해 분말 생산부터 설계·양산·인증에 이르는 기술개발이 추진된다. 수요기업들도 함께 참여해 국산화가 탄력을 받을 전망이다.

산업통상자원부가 추진하는 ‘경량 고강도 부품 제조를 위한 경량금속분말 제조 및 3D프린팅 기술개발’ 과제에 ㈜코스와이어(1세부)와 ㈜동아특수금속(2세부)이 각각 주관기관으로 선정됐다.

이번 과제는 세계적으로 3D프린팅 사업화가 가장 활발한 타이타늄 합금 소재부품과 공정을 국산화해 외산대비 가격경쟁력을 확보하고 관련 시장을 활성화하는데 목적이 있다. 현재 우리나라에는 타이타늄 및 합금분말 제조 인프라가 없어 거의 대부분 외산에 의존하다보니 가격이 비싸 시장 활성화에 어려움을 겪고 있다.

과제는 총 2개로 구성돼 있다. 1세부 과제인 ‘경량부품 제조를 위한 1000℃급 TiAl분말 소재 및 공정기술 개발’은 코스와이어가 주관기관을 맡고 재료연구소, 한국생산기술연구원, ㈜인스텍, 한화에어로스페이스㈜(수요기업), ㈜스타코(수요기업) 등이 참여한다. 사업기간은 5년으로 총 40억원이 투입된다.

이 과제는 최종 목표는 3D프린팅 맞춤형 TiAl 합금 분말 제조 기술과 1000℃급 초고온용 TiAl 신합금 설계기술 및 DfAM(적층제조특화설계) 기반 경량구조 부품설계다. 이를 통해 기존 초내열합금 대비 50%이상 경량화한 TiAl 합금 3D프린팅 부품 제조기술을 확보해 항공·발전용 블레이드, 자동차용 터보차져 등에 적용할 계획이다.

코스와이어는 기 구축된 3D프린팅 금속분말 제작용 EIGA(Electrode Induction melting Gas Atomization) 장비를 이용해 분말 제조기술을 개발하고, VIGA(Vacuum Induction Inert Gas Atomization) CC 장비를 구축해 수요자 맞춤형 합금분말 제조기술 연구를 진행할 예정이다. 나아가 3D프린팅용 Ti 64 합금(Gr.5, Gr.23) 분말을 상용화해 국내외 시장에 판매할 계획이다.

동아특수금속이 주관기관을 맡은 2세부 과제는 ‘발전부품 적층제조를 위한 타이타늄 합금 분말 저비용 제조기술 개발’을 추진한다. 참여기관으로 코스와이어, 재료연구소, 부산대학교, 스타코(수요기업), ㈜대건테크(수요기업) 등이 함께한다.

이 과제의 최종 목표는 발전플랜트, 우주항공 부품에 적용 가능한 Ti 64 합금(Gr.5, Gr.23)을 저가 스크랩을 원료로 활용해 제조하는 기술개발과 시제품 인증 및 표준화(양산화), 제조 분말을 이용한 3D프린팅 공정 최적화 기술개발이다. 사업기간은 4년으로 총 49억원이 투입된다.

주관기관인 동아특수금속은 VISM(Vacuum Induction Skull Melting)을 통한 저산소 용해기술 및 PACHM(Plasma Arc Cold Hearth Melting)을 활용한 ELI급 소재 등 3D프린팅 소재 국산화 개발을 추진 중이다.

이번 과제를 통해 동아특수금속은 PAM(Plasma Arc Melting) 장비를 구축해 스크랩을 정련하고 고순도 타이타늄계 소재 봉재 및 잉곳 등을 코스와이어로 납품할 예정이다.

노윤경 동아특수금속 대표는 “3D프린팅 관련 수요·공급기업의 협력을 통해 3D프린팅용 타이타늄 합금분말을 국산화하고 가격경쟁력 있는 부품을 양산함으로써 우주항공, 발전 산업 등에서 수요가 점차 늘고 있는 세계 타이타늄 시장에 진출할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.