▲ 박은수 ㈜이엠엘 대표

첨단 합금소재·코팅 토털 솔루션 전문기업 ㈜이엠엘(EML)이 국내 유일 고융점 합금 분말·부품 제작 기술을 바탕으로 고부가 금속 3D프린팅용 분말사업을 새롭게 추진한다. 우주항공, 원자력 등 산업에서 수요가 늘고 있는 몰리브덴, 지르코늄 등 고융점 특수 분말을 중심으로 고객맞춤 설계로 공급해 3D프린팅 시장 확대에 기여한다는 계획이다.

㈜이엠엘(대표 박은수)은 지난 1월부터 화성공장에 구축된 EIGA(Electrode Induction melting Gas Atomization)와 VIGA(Vacuum Induction Inert Gas Atomization) 장비를 통해 고기능성 금속 3D프린팅용 분말을 생산하고 본격 판매에 나서고 있다. 생산 품목은 △알루미늄 △니켈 △코발트 크롬 △타이타늄 합금 △구리 △지르코늄 △철 △실리콘 △몰리브덴  △코발트 등 다양한 순수 금속분말과 합금분말이다.

이엠엘이 생산하는 금속 3D프린팅용 분말의 가장 큰 특징은 고객이 요구하는 합금 특성에 맞춰 최적화된 공정으로 생산할 수 있다는 점이다. 이는 이엠엘이 그간 추진해온 스퍼터링용 타겟 기술과 고기능 합금 소재기술이 뒷받침됐다.

지난 2018년 설립된 이엠엘은 국내 유일한 스퍼터링용 다성분계 합금 타겟 양산 및 고융점 소재 정련·합금·분말 생산기술을 보유한 기업이다. 스퍼터링용 타겟은 반도체, 자동차, 디스플레이, 가전제품, 절삭공구 등의 내구성 향상을 위해 필요한 코팅 또는 배선 형성을 할 때 사용된다. 최근 반도체, 디스플레이 등 장비 산업에서는 구동환경이 가혹해짐에 따라 저마찰, 내열, 내산화 등 다양한 특성을 발휘할 수 있는 코팅 물질이 요구되고 있다.

이에 이엠엘은 비정질 합금과 HEA(고엔트로피 합금) 설계 기술을 바탕으로 다기능 코팅이 가능한 다성분계 합금화 기술을 개발했다. 지르코늄, 몰리브덴, 실리콘, 구리 등을 합금화하면 지르코늄과 몰리브덴이 제품의 내구성을 높이고 나노구조를 형성한 실리콘이 저마찰 및 내열성을 향상시킬 수 있다. 또한 원소의 첨가 비율을 조절한 HEA 합금은 고온특성이 매우 우수하다.
 
이엠엘은 이들 합금의 양산을 위해 EIGA와 VIGA의 노즐과 공정을 조절해 고융점 금속 다성분계 합금 분말 제조공정을 개발했고, 300um(마이크론) 이하 구형 금속분말의 수율을 80% 이상으로 끌어올리는데 성공했다. 경쟁력 있는 양산 가격을 확보함에 따라 구형 분말을 요구하는 PBF 및 DED용 금속 3D프린팅용 분말 사업도 시작하게 된 것이다.

▲ 이엠엘은 DED 방식 3D프린팅 장비 판매 및 서비스 사업을 추진 중이다.

이엠엘은 이미 지난 2019년부터 3D프린팅 사업부를 만들었으며 2020년부터는 DED 방식 금속 3D프린터 장비를 개발해 공급하고 있다. 이엠엘이 DED 방식 금속 3D프린팅 사업을 시작한 것은 지난 2019년 한국원자력연구원의 김현길 박사팀으로부터 ‘난가공(難加工) 소재 3D프린팅 공정기술’을 이전 받은 것이 계기가 됐다.

이엠엘은 소결하는 공정이 복잡한 스퍼터링용 타겟 제작에 고심하다가 원하는 금속분말을 제품 표면에 레이저로 녹여 붙이는 DED 방식 금속 3D프린팅 기술로 대체할 수 있다는 점에 주목했다. 원자력연구원으로부터 이전 받은 난가공 소재 3D프린팅 공정기술은 기존 기술로 제조가 어려운 금속을 도포하고 3D프린터의 레이저 열원으로 금속을 녹이면서 입자를 혼합, 냉각해 합금소재를 만들어내는 방식이다.

이엠엘은 이 기술을 기반으로 DED 3D프린팅 적용 고밀도 합금 타겟과 재생 기술을 개발했으며 고효율·대형 실린더형(Φ140x1200mm 이상) 양산 타겟 제조 공정 기술도 확보했다. 또한 DED 3D프린터를 제작해 장비 판매 및 서비스 사업을 병행하는 한편 새로운 어플리케이션 발굴에 적극 나서고 있다. 회사는 3D프린팅 소재 및 부품 사업을 디스플레이 합금 타겟, 다성분 합금 타겟과 함께 주력 사업으로 육성한다는 계획이다.

박은수 이엠엘 대표는 “DED 3D프린팅 소재와 장비 사업을 진행해보니 국내 우주항공, 반도체, 의료 등 다양한 산업에서의 신기술 개발 요구가 많아 성장이 기대된다”며 “스퍼터링 타겟이나 고부가 금속 분말은 현재 대부분 수입에 의존하고 있는데 경쟁력 있는 가격으로 국산화하고 세계시장에 도전함으로써 글로벌 특수소재 전문기업으로 도약하겠다”고 포부를 밝혔다.

한편 이엠엘은 산업통상자원부가 지원하고 한화에어로스페이스가 수요기업으로 참여하는 ‘니켈계열 초내열합금 복합형상용 소재·부품 제조기술 개발’ 과제 중 ‘가스터빈 블레이드 재생용 초내열 합금소재 및 레이저 클래딩 기술 개발’에 참여하고 있다. 현재 가스터빈 해외 제조사가 정비 시장을 독점하고 있는 상황에서 국산 기술이 상용화되면 연간 약 2천억원의 교체비용 절감효과와 재생정비를 통한 수명연장으로 약 1천억원의 정비비용 절감효과가 기대되고 있다.

▲ 이엠엘 화성공장에 구축된 EIGA 및 VIGA 장비. 고객 맞춤형 고기능성 금속 3D프린팅용 분말을 생산 중이다.