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재료연구원, 2년간 마그네슘 합금·금속 3D프린팅 기술 개발

소재·부품·장비 기술자립 위한 단계별 기술사업화 성과 발표

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헬로티 조상록 기자 |

 

한국재료연구원(이하 재료연)이 일본의 수출규제 조치가 시행된 2019년 7월 이후 소재·부품·장비(이하 소부장) 기술자립을 위해 노력한 단계별(연구소기업·기술이전·기술지원) 기술사업화 성과를 발표했다.

 

성과사례1. 고내식, 난연성 마그네슘 합금 기술 사업화

 

재료연이 보유한 ‘고내식, 난연성 마그네슘 합금 기술’은 마그네슘 합금의 오랜 난제였던 발화문제와 부식성 문제를 획기적으로 개선한 신소재이다.

 

SENM(올해 하반기 설립 예정인 재료연의 연구소기업)은 고내식, 난연성 마그네슘 합금의 원소재에 해당하는 잉곳과 빌렛을 제조하고 이를 부품화하는 공정개발을 추진함으로써 마그네슘 소재 국내 밸류체인의 핵심부분을 완성하게 된다.

 

또한 ‘고내식, 난연성 마그네슘 합금 기술’은 마그네슘 소재의 발화 저항성이 뛰어나고, 합금의 용해·주조과정에서 필수적으로 사용되지만 대기환경에는 치명적인 육불화황(SF6)의 사용을 대폭 줄일 수 있다. 이는 환경오염 문제로 점차 강화 및 확대되고 있는 탄소배출권 대응 차원에서 또 다른 장점으로 작용했다.

 

성과사례2. 수소자동차(FCEV)용 압축수소가스 저장 복합재 내압용기 상용화 개발

 

재료연은 국내 수소차 기술 향상과 시장 확대를 위해 핵심기술인 복합재 수소저장용기 개발 및 공급 다변화의 필요성을 체감했다.

 

재료연은 '성우하이텍'과 복합재료 기술 역량을 바탕으로 복합재 수소저장용기를 공동 개발하는 데 성공했다. 양 기관은 압축수소가스 타입4(Type4) 용기에 대한 상용화 개발 경험과 실적을 향후 친환경미래자동차 및 개인형자율자동차(PAV)의 수소저장시스템 개발에 활용할 예정이다. 

 

성우하이텍은 2019년 알루미늄 차체(도어, 범퍼 등) 개발에 성공해 기존 철판 대비 무게를 3분의 1가량으로 줄여 연비 향상에도 효과를 얻어낸 바 있다.

 

 

성과사례3. 금속 3D프린팅 장비를 이용한 신속 제조기술 사업화

 

최근의 적층 제조 기술은 시제품 제작에서 산업 제조 부품 신속제조로 그 영역이 확산되면서 0.1㎜급의 3차원 복잡 형상의 정밀 패턴 제작에 대한 수요가 급속도로 증가하고 있는 추세이다.

 

재료연은 해당 기술 분야에 대한 국내 수요 기업(창신정밀, 항도공업 등)의 요구사항을 우선적으로 청취하는데 주력했다. 그 결과 △신속 제조(금형 제작 납기의 획기적 단축, 제조 비용의 절감 및 고속 대응), △신소재 & 신기술(소재의 다양화 대응 전략 필요, 고부가가치 산업으로의 전환), △필요 환경(탄소중립 소재 및 공정 개발, 제조 환경 개선 등)에 있어서 기업들의 수요가 일치하고 있음을 확인했다.

 

재료연은 신발 제조에 있어 요구되는 중창(Midsole)의 몰드 고속제조 DfAM(Design for Additive Manufacturing, 금속 3D프린팅을 통한 적층 제조) 및 제작에 착수해, 적층 제조 특화 설계를 통한 금형 제조 시간 단축에 성공했으며 신규 아이디어를 통해 생산 시간 단축과 후처리 공정을 단순화했다.

 

또한 적층 제조 중 발생하는 결함을 분석해 이의 데이터화 및 향후 제조 방법 개선에 적극 활용할 예정이다. 뿐만 아니라 구두창(Outsole) 제작에 있어 정밀 격자 구조 출력의 애로점과 외벽 두께로 인한 금형제작 시간 단축의 어려움 해결에도 꾸준히 노력하고 있다.

 

재료연 이정환 원장은 “3D프린팅 기술은 기존 다품종 소량 생산에 적합한 기술적 특징을 보여주고 있어 최근에는 이를 이용한 대량생산 기반의 출력물 생산이 본격화되고 있다.”며 “재료연은 현재 보유한 금속 3D프린팅 장비를 이용한 신속 제조기술을 신발 및 타이어 제조 산업에 적용해 기존 약 1개월 이상 소요되던 금형 제작 납기를 1주일 정도로 단축해 산업현장이 필요로 하는 기술을 개발 및 전달하는데 계속해서 주력할 계획이다”라고 말했다.



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