1kg당 50만원 수준에 달하는 고가의 타이타늄(Ti, 티타늄) 합금분말 가격을 4~6만원까지 낮출 수 있는 생산기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 화제다.

재료연구소(소장 강석봉)는 연구소 기능재료연구본부 이동원 박사(사진)팀이 타이타늄 합금분말을 국산화에 성공, 기존의 물리적 특성을 유지하면서도 가격을 대폭 낮출 수 있게 됐다고 밝혔다.

당장 자동차 엔진부품 1종만 수입산을 대체하더라도 연간 수천억 규모의 시장창출이 예상된다.

티타늄이라고도 불리는 타이타늄은 강철의 2배에 달하는 강도를 가지면서도 무게가 절반 수준인 이른바 ‘꿈의 신소재’.

특히 경도와 강도 높은 소재 특성상 복잡한 형상을 갖는 정밀부품 제조에는 분말제품이 널리 사용되며 그중에서도 고강도 고내마모성이 요구되는 항공, 자동차, 방위산업 관련 부품에서는 순수 타이타늄보다 합금분말이 더 적합한 것으로 알려져 있다.

소재강국인 독일, 미국, 일본의 경우 이 합금분말의 자체 생산을 통해 전자, 자동차, 항공, 방산 분야 정밀 부품에 적용하고 있으나 방위산업과 연관이 깊은 기술 특성상 해당 기술의 이전은 물론 수출도 매우 제한적으로 이뤄지고 있는 실정이다.

이 때문에 이를 수입하더라도 그 가격이 kg당 30~50만원에 달해 국내 기업들이 이를 이용해 제품을 생산하는 것은 현실적으로 불가능하다.

재료연에 따르면 이 박사팀이 이번에 개발한 기술을 적용할 경우 양산 규모에 따라 수입가 대비 1/10수준인 kg당 4~6만원에 생산이 가능하다.

▲ ▲재료연구소 이동원 박사팀이 개발한 타이타늄 합금분말과 그를 이용해 제조된 부품들. . ▲재료연구소 이동원 박사팀이 개발한 타이타늄 합금분말과 그를 이용해 제조된 부품들.

타이타늄 합금분말을 생산하는 대표적인 공정은 용융분사(GA) 공정과 수소화분쇄(HDH) 공정으로 두가지 모두 국내 개발이 미진한 상태였다.

이 박사팀은 이중 HDH 공정을 기반으로 세계 최고 수준(45마이크론에서 산소농도 0.4%)을 뛰어넘어 45마이크론 0.25%, 120마이크론 0.15% 수준의 분말 품질을 구현했으며 수소화·탈수소화 과정을 변경, 100마이크론 이하 최소수 마이크론으로 입자크기를 제어할 수 있는 기술로 정밀도를 높인 것으로 전해졌다.

여기에 초기 원료로 타이타늄 합금 스크랩을 활용할 수 있어 제조단가 저감에도 강점을 갖는다.

우리나라는 현재 연간 5,000톤의 타이타늄 합금을 수입하고 있으며 스크랩은 전량 다시 녹여 봉재로 만들어야 했기 때문에 재활용에 상당한 비용이 소요돼 왔다.

관련 기술에 대한 등록특허를 확보한 이 박사팀은 이를 (주)타이탄테크에 기술이전해 현재 양산 체제 구축을 진행하고 있다.

연구책임자인 이동원 박사는 “세계적으로 저에너지 그린카 시대를 대비하기 위해 동력전달용 고강도, 경량 부품제조에 티타늄 합금분말의 사용이 필수적”이라며 “이번 티타늄 합금분말 생산 기술 개발로 산업계의 투자 가능성이 높아졌고 각종 응용 부품 개발도 가속화될 것”이라고 말했다.

신소재경제
김성준 기자 sj@amenews.kr