한국생산기술연구원(원장 이성일)은 최호준 뿌리산업기술연구소 성형기술그룹 박사, 강성훈 재료연구소 소재성형 연구실 박사팀이 타이타늄 소재로 이음새 없는 심리스 튜브를 제조하는 공정을 처음으로 개발했다.
타이타늄은 강철보다 단단하면서 가볍고, 부식이 거의 없어 ‘미래 산업의 쌀’로 불린다. 항공기, 해양 플랜트, 선박 부품, 인공관절 등 다양한 분야에서 각광받고 있다. 주로 속이 빈 튜브 형태로 활용된다. 국내 기술로는 압출로 이음새를 없앤 심리스 튜브를 만들 수 없었다.
산업계는 그동안 판재를 원형으로 용접, 강도가 떨어지는 ‘심 튜브’만 자체 생산했다. 심리스 튜브 압출을 위해 섭씨 1000도 가까운 온도로 타이타늄을 가열해야 하고, 압출 공정 시간도 알루미늄보다 5배 빨라야 한다.
연구팀은 2년여 연구 끝에 새로운 타이타늄 압출 설비 및 공정 개발에 성공했다. 해외에서 주로 사용하는 기존 방법보다 공정비용과 시간을 줄일 수 있다. 가운데가 빈 ‘중공’ 형태의 타이타늄 빌릿을 사용한 것이 핵심이다. 빌릿은 압출 전 단계의 타이타늄 소재다. 보통은 속이 찬 중실 빌릿을 쓰는데 쉽게 압출하기 위해 중앙부를 파내는 과정이 필요하다.
중공 빌릿을 쓰면 이 과정에서 버려지는 자투리 소재 및 시간을 아낄 수 있다. 기존 공정 대비 제조 원가를 10% 이상 낮췄고, 공정 시간도 약 20% 줄였다. 연구팀은 국산화되지 않은 ‘인발’ 기술 적용도 서두르고 있다. 인발 기술은 압출 튜브를 잡아당겨서 강도를 높이고 정확한 수치를 구현하는 기술이다.
앞으로 2년 안에 새로운 공정 기술을 상용화할 수 있을 것으로 보인다. 국내 기업에 기술을 이전, 연간 3000억원에 이르는 관련 시장을 선도할 수 있다. 제품 수출도 가능해진다. 앞으로는 압출 튜브를 납작한 판재로 만드는 압연 기술 개발에도 나선다.
서울경제 파퓰러사이언스 편집부
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