세아창특, 재료연구원·두산에너빌리티 등과 대형터빈용 초내열합금 소재 및 단고기술 개발
“그동안은 터빈 디스크 단조社 전무, 이젠 수입대체 넘어 역수출까지 기대”

10일, 서울 LW컨벤션센터에서 열린 ‘2024년도 금속재료 GVC 컨퍼런스’에서 세아창원특수강의 김대현 그룹장이 대형 터빈디스크용 초내열 소재 및 단조 기술에 대해 발표했다.

세아창원특수강은 소속 금속재료산업협력단과 함께 ‘∅1,700mm 이상 대형 터빈 디스크용 초내열합금 및 단조 기술 개발’을 추진하고 있다. 본 기술 개발사업은 지난 2020년 4월 시작해 올해 12월까지 57개월간 진행될 예정이다. 세아창원특수강이 주관기관으로 참여한 가운데 태상과 프로솔, 한국재료연구원, 경상대학교, 두산에너빌리티 등이 참여하고 있는 사업이다.

개발진은 터빈 디스크용 초내열합금 설계를 최적화와 초내열 합급 대형 잉고트 제조 기술 개발, 미세조직 제어를 위한 billetizing 공정 기술 개발, 하중 저감 단조 기술 개발, 대형 디스크의 특성 극대화를 위한 미세조직 제어 열처리 기승 계발 및 DB 구축, ∅1,700mm-두께 500mm 이상 초내열합금 터빈 디스크용 소재 특성평가 및 DB 구축 등을 추진하고 있다.

이를 통해 궁극적으로 세아창원특수강과 수요사, 개발기관은 ∅1,700mm-두께 500mm 이상 대형 디스크용 1,200MPa급 조직제어 초내열합금 소재기술 개발을 위한 합금 최적 설계를 완료하는 것을 목표로 하고 있다. 여기에 더해 연구진은 관련된 잉고트 제조와 단조 공정 및 가공 기술까지 대형 디스크 제조를 위한 실용화 요소기술 개발도 도출해 내겠단 계획이다.

특히 관련 소재 시장에서 인코넬(Inconel)718 소재가 우수한 기계적 특성 및 높은 활용성으로 대표적 니켈기 소재로 사용됐으나, 원소재 가격이 상대적으로 비싼 편에 속하고 가공성이 낮다는 단점이 있었다. 이를 위해 연구진은 상대적으로 니오븀(Nb) 비중이 낮아 편석제어에 유리하고 티타늄(Ti) 비중이 높아 강화 효과가 뛰어나면서도 몰리브데넘(Mo)을 제고하여 가공성 향상에 유리한 ‘인코넬706’로 대형 터빈 디스크용 초내열합금 설계 연구 작업을 실시했다.
 
마지막 연구개발 연도인 올해는 연구진이 대형디스크 미세조직제어 열처리 기술을 확립하고 인코넬706 정형단조품 제조공정기술 홥릭, 단조용 소재 특성 분석, 단조 시제품 특성 분석, 고온 피로/미세조직 DB 구축 등의 연구 과제를 마무리할 계획이다.

발표를 담당한 세아창원특수강 김대현 그룹장은 “그동안 국내 디스크 단조 기업이 전무했던 상황에서, 이제는 개발품이 수입대체 효과 및 국내 시장 선점 등의 효과를 받을 것으로 기대된다”라며 “또한 소형 및 대형 디스크로 다양한 범위의 국산 제품 제조 가능성이 열리게 되면서 장기적으로는 수입대체를 넘어 (역)수출도 가능할 것”이라고 설명했다.