▲ 신혁기 ㈜샘 사장

마그네슘, 리튬 등 특수합금 전문기업 ㈜샘(SENM, 사장 신혁기)이 초경량 Mg-Li(마그네슘-리튬) 합금을 대기 중에서 연속으로 주조하는 공정을 세계 최초로 개발하고 국내 대기업이 양산하고 있는 노트북에 적용한다. 가격과 품질 경쟁력이 높은 경량소재여서 모빌리티·전자기기·방산 등 적용 확대와 함께 국내 소재부품 공급망 강화에 기여할 전망이다.

㈜샘은 Mg-Li 합금 연속주조기술 개발을 완료하고 전남 순천시 해룡산단에 위치한 전남테크노파크 신소재사업화지원센터에서 본격적인 양산에 돌입한다.

마그네슘과 리튬으로 구성된 Mg-Li 합금은 금속구조 재료 중 밀도가 가장 낮은 1.35~1.65g/cm3로 경량소재인 알루미늄의 절반에 불과해 ‘에어메탈(Air Metal)’로도 불린다. 그러나 인장강도는 거의 유사하고 연신율이 뛰어나면서 전자 차폐성, 진동 저감, 가공성 등 우수한 특성을 가지고 있어 경량화 및 고품질화가 필요한 가전, 자동차, 로봇, 우주항공, 방산 등에서 수요가 늘고 있다.

Mg-Li 합금을 만들기 위한 용탕단조 공정에서 Mg와 Li 금속이 대기 중에 노출되면 강한 산화와 폭발이 일어날 수 있기 때문에 현재 대부분 용탕을 몰드에 진공주조하는 방식으로 생산하고 있다. 이 경우 진공처리에 들어가는 비용이 늘어나고 몰드 가장자리는 산화되기 때문에 손실률이 50% 이상 발생하는 등 생산성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 ㈜샘은 연속주조 기술을 활용해 일반 대기 중에서 빌렛이나 잉곳을 생산하는 공정을 개발했다. 이 공정은 진공 분위기 없이도 산화를 최소화한 대형 빌렛·잉곳을 하루 8톤 규모로 수직으로 생산할 수 있어 생산성이 크게 향상된다. 회사는 생산비용을 중국 경쟁사 대비 절반 이하로 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있다.

나아가 ㈜샘은 Mg-Li 합금 소재 판매는 물론 부품화를 통한 고부가화를 위해 잉곳·빌렛-다이캐스팅 또는 압연·압출-기계가공 및 표면코팅-검사·포장 등으로 이어지는 일련의 전(全) 공정을 확보하고 Mg-Li 부품 제작 사업도 본격화 한다. 회사는 타사대비 얇게 판재를 압연·압출할 수 있는 기술을 개발함으로써 생산시간과 비용도 절감했다.

그 첫 번째 제품으로 국내 가전 대기업이 판매 중인 유명 노트북의 커버가 내년 하반기부터 본격 양산될 예정이다. 양 사는 Mg-Li 합금으로 만든 커버에 대한 양산 테스트를 성공적으로 마쳤으며 공급계약 체결을 진행 중이다. 가전 대기업 측에서는 Mg-Li 합금을 적용해 노트북의 경량화는 물론 원가 절감과 함께 국내 생산으로 공급망이 안정화되는 효과에 대해 크게 만족했다는 후문이다.

㈜샘은 전남테크노파크 신소재사업화지원센터의 인프라를 활용해 양산을 시작하고 생산물량에 따라 인근에 생산 공장을 구축해 대응할 계획이다. 나아가 회사는 Mg-Li 합금 적용이 바로 가능한 안경테, 진공청소기, 세탁기, 냉장고 등 생활제품 부품을 발굴해 테스트 중이며 로봇 암, 총기, 헬멧, 군화, 방탄조끼, 드론 등 다양한 어플리케이션에 Mg-Li 합금 적용을 위해 국내외 산학연과 협력에 나서고 있다.

㈜샘은 마그네슘 합금 소재부품 사업도 함께 추진한다. 지난 2021년 한국재료연구원의 연구소기업으로 설립된 ㈜샘은 재료연구원이 보유한 고내식·난연성 마그네슘 신합금 ‘SEN’ 합금의 상용화를 위해 원천기술 이전을 추진 중이다. 유봉선 재료연 박사가 개발한 SEN 합금은 칼슘(Ca)과 이트륨(Y)을 복합 첨가해 소재의 마그네슘의 내식성, 내연성, 기계적 특성을 향상시킨 신소재다. 특히 합금의 용해·주조과정에서 필수적으로 사용되지만 대기환경에는 치명적인 육불화황(SF6)의 사용을 대폭 줄일 수 있어 탄소를 감축해야하는 여러 산업에서의 수요확대가 기대되고 있다.

마그네슘과 Mg-Li 합금 등 거의 대부분의 소재를 중국에게 의존하고 있는 우리나라는 최근 중국의 자원 무기화로 인해 안정적인 공급망 강화가 시급한 상황이다. 마그네슘 다이캐스팅 사업을 20년 이상 해온 전문가인 ㈜샘의 신혁기 사장은 원재료를 생산하는 중국과 기술이 앞서있는 일본 등 선진국과 경쟁을 하기 위해선 자동화가 필수라고 강조했다. 이번에 그가 개발한 Mg-Li 합금 연속주조기술과 공정도 인력이 거의 필요 없는 자동화에 맞춰져 있다.

신혁기 사장은 “세계적인 탄소중립 요구로 경량·친환경 소재 적용이 선택이 아닌 필수가 되고 있는 상황에서 Mg-Li 합금 및 마그네슘 양산 체계를 구축함에 따라 수입대체 및 대한민국 제조 경쟁력 강화에 기여하게 돼 기쁘다”며 “노트북 커버를 시작으로 자동차, 우주항공 등으로 제품군을 확대하고 세계 시장에서 인정받는 특수합금 전문기업으로 도약하겠다”고 밝혔다.

▲ ㈜샘이 대기 중 연속주조기술로 압출한 Mg-Li 합금 빌렛

▲ ㈜샘은 Mg-Li 합금 빌렛을 가공해 판매하거나 직접 부품을 생산하는 사업을 추진한다.