제4회 산학연 알루미늄 기술워크샵..모빌리티 합금 개발 현황 등 정보 공유

알루미늄 합금 설계, 기술·장비 발전 고려해야 최적의 효과

탈가스·주조성 높이는 장비 통해 실리콘 함량 낮아져

미래 산업으로 각광받는 모빌리티(Mobility) 산업을 위한 다이캐스팅 합금 개발 현황 및 조언이 전문가들로부터 나오고 있다. 

지난 4일 대한금속재료학회, 한국자동차연구원, 한국과학기술단체총연합회에서 주최한 '제4회 산학연 알루미늄 기술 워크숍 및 연구 활성화 포럼'에서 알루미늄 전문가 및 재료공학 학도들이 참석해 미래 알루미늄 합금 개발 현황에 대한 지식을 공유했다.

'모빌리티용 다이캐스팅 알루미늄 합금 개발'이라는 주제로 발표에 나선 한국생산기술연구원 윤영옥 박사는 국내 다이캐스팅 산업과 조화를 이룰 수 있는 다이캐스팅용 알루미늄 합금 개발이 필요하다고 강조했다. 

윤 박사는 '알루미늄 합금 개발에 있어 금형 설비나 개별 다이캐스팅 기업의 상황을 고려해야 한다'라며 "알루미늄 합금 개발 과정에서 다이캐스팅 공정 산업에 대한 이해가 우선돼야 한다"라고 전제했다. 

국내에 약 300여 개의 다이캐스팅 제조사들이 있는데, 그중에 60% 이상이 소기업으로 자체적인 알루미늄 합금 설계 역량을 발휘하기 어렵다. 제조사 사정에 맞는 최선의 알루미늄 합금을 선택할 수 있기보다는 단가가 최우선적으로 고려되는 것이다.

단가가 최우선적인 합금 선택의 기준이 되다 보니 알루미늄 합금 가격이 오르면 합금을 적용하기 어렵다. 1㎏ 당 50원, 100원씩 오르면 다수의 다이캐스팅 제조사들에게는 부담이 되는 것이다. 따라서 알루미늄 합금 설계에 있어서도 수율과 재활용 가능성이 고려돼야 한다. 최대한 낭비되는 재료가 없어야 경제성이 갖춰지는 것이다.

윤 박사는 이어 최신 다이캐스팅 장비나 다이캐스팅 기술 발전 동향도 고려해야 한다고 의견을 밝혔다. 아무리 좋은 합금이 개발된다 한들 금형 설계나 설비가 합금을 따라오지 못하면 소용없는 것이다. 

다만, 다이캐스팅 장비가 날이 갈수록 좋아지고 있는 추세라서 합금 설계의 선택폭도 넓어질 것으로 기대된다. 일례로 알루미늄 합금에 있어 주조성을 위해 투입되는 실리콘의 비율이 낮아지고 있다. 실리콘 비율이 줄어들면 주조성이 떨어질 것이라 예상되지만, 최근 금형 기술과 개선된 장비를 이용하면 실리콘 비율을 낮출 수 있다는 것이 윤 박사의 설명이다.

다이캐스팅 업계에서는 용탕 내부의 가스 제거 기술을 지속적으로 연구하고 있다. 이를 위해 매년 다이캐스팅 기술 세미나 등에서 탈가스 기술 관련 설비 개선, 공법 제안 등 다양한 의견들이 나오고 있다. 아울러 용탕 내부의 기포는 온도와 습도에 민감하기 때문에 계절적인 특성도 지니고 있어 제품 품질 향상을 위해서는 항상성을 지닌 제조 환경을 조성하는 것도 중요하다.

윤 박사는 다이캐스팅용 알루미늄 합금 설계를 위해 한 업체와 협업했던 일화를 공개했다. "다이캐스팅 공정 능력 향상을 위해서 무얼 하면 되겠습니까?"라는 업체 대표의 질문에 윤 박사는 "공장 청소를 잘 하라"라고 답했다. 예상외의 답변에 대표는 당황했지만, 윤 박사는 주변에 미세 먼지, 잔여물 등이 없는 공정 환경이 개재물 등에 영향을 미친다고 답했다. 즉, 공정 환경 정비나 기계 예열 등을 통해 알루미늄 합금 특성을 높일 수 있는 것이다.

발표 이후 참가자 및 초청 연사들의 토론회가 있었다. 토론회에는 한국재료연구원(KIMS) 어광준 박사, 포항산업과학연구원(RIST) 김명균 박사, 한국자동차연구원(KATECH) 김세훈 박사 등이 참가했다. 토론회는 화상 회의 시스템을 통한 비대면 방식으로 이뤄졌다. 마무리 토론회에서는 알루미늄 탄소세, 알루미늄 합금 설례 플랫폼 개발 방향, 수요자 중심의 전기차용 알루미늄 합금 설계 현황, 알루미늄 리사이클 정책 등에 대한 폭넓은 논의가 오갔다.