중기부 ‘수직원심주조 기반 밸브 핵심부품 제조기술’ 과제 주관기관 맡아
‘수평원심주조 기반 심리스파이프용 중간재 제조기술 개발’도 참여

특수강 주조 및 소재개발 전문기업 영신특수강(대표이사 박성수)이 원심력을 이용해 중공형 금속부품을 제조하는 ‘원심주조(Centrifugal Casting) 기술’을 활용해 특수강 제조공정의 저탄소·고효율화를 추진한다.

영신특수강은 중소벤처기업부의 ‘중소기업 수출 핵심품목 탄소감축 기술개발사업’을 통해 ‘수직원심주조 기반 밸브 핵심부품 제조기술’과 ‘수평원심주조 기반 심리스파이프용 중간재 제조기술 개발’에 나설 예정이다.

두 과제는 모두 2026년 7월부터 2030년 6월까지 총 4년 간 추진된다. ‘원심주조’는 회전하는 금형에 녹인 금속을 주입하고, 회전 과정에서 발생하는 원심력을 이용해 금속을 금형 내벽에 밀착·응고시키는 제조방식이다. 파이프나 링, 밸브 내부부품과 같이 가운데가 빈 중공형 제품을 효율적으로 제조할 수 있어 불필요한 소재 사용과 제조공정을 줄이고 생산효율을 높이는 데 유리한 기술이다.

첫 번째 과제인 ‘500MPa급 기능성 중공 내식부품 제조를 위한 공정단축형 고효율 주조기술 개발’은 영신특수강이 주관기관을 맡고, 큐빅테크, 대구기계부품연구원, 국립공주대학교 산학협력단과 수요기업인 대정밸브, 서강산업이 함께 참여한다.

영신특수강은 수직원심주조 장치와 금형 설계, 제조공정 개발 및 시제품 제작을 주도하고, 참여기관들은 탄소배출량 관리, 공정해석, 소재 신뢰성 평가 및 실제 밸브 적용을 통한 성능검증 등을 담당할 예정이다.

이번 과제에서는 밸브 내부에서 유체의 흐름을 제어하고 차단·밀봉 기능을 담당하는 핵심부품인 ‘밸브 트림(Valve Trim)’을 기존 사형주조 대신 수직원심주조 방식으로 제조하는 기술을 개발할 계획이다. 개발 대상은 CF8M 재질의 내식성 STS 적용한 8인치, 10인치 및 24인치급 트림류다. CF8M은 크로뮴·니켈·몰리브데넘 등을 함유해 내식성이 우수한 주조용 STS로 밸브와 플랜트 부품 등에 널리 활용되는 소재다. 기존 사형주조는 용탕이 응고되는 과정에서 용탕을 보충하는 압탕과 제품으로 용탕을 공급하는 주입구·인게이트 등 최종 제품에 포함되지 않는 부분까지 함께 주조해야 한다.

영신특수강은 수직원심주조를 적용해 이러한 비제품부를 줄이고 용탕 회수율을 높이는 한편, 절단·가우징·보수용접 등의 후속 공정을 최소화해 기존 사형주조 대비 15% 이상의 탄소배출 감축 기술을 확보할 계획이다. 또한 전력과 가스 등 제조 과정에서 사용되는 에너지 데이터를 제조실행시스템(MES, Manufacturing Execution System)과 연계해 제품별 에너지 사용량과 탄소 배출량을 관리할 수 있는 체계도 마련할 예정이다. 개발된 8인치, 10인치 및 24인치급 트림은 수요기업의 실제 밸브에 적용해 조립성과 성능 등을 최종 검증하여 평가할 계획이다.

두 번째 과제인 ‘80Ø 이하급 심리스파이프 제조를 위한 1개 공정 단축 원심주조 및 인발공정 기술개발’은 심리스강관 제조 전문기업 세창스틸이 주관하고 영신특수강이 공동연구개발기관으로 참여해 추진할 예정이다. 심리스파이프(Seamless Pipe)는 용접 이음부가 없는 강관으로, 높은 압력과 신뢰성이 요구되는 플랜트와 에너지·산업설비 등에 폭넓게 사용된다. 기존 심리스파이프는 속이 꽉 찬 환봉 형태의 원소재를 제조한 뒤 고온에서 소재 중심에 구멍을 뚫는 열간피어싱(Hot Piercing)을 거쳐 파이프형 중간재를 만들고, 다시 냉간인발을 통해 최종 제품을 제조한다.

이번 과제에서는 수평원심주조를 이용해 처음부터 가운데가 빈 파이프형 중간재를 제조함으로써 ‘환봉 제조 → 열간피어싱 → 냉간인발’의 기존 3단계 공정을 ‘수평원심주조 → 냉간인발’의 2단계로 단축하는 기술을 개발할 예정이다.

영신특수강은 외경 50~100㎜급 파이프형 잉곳 중간재를 제조하기 위한 수평원심주조 기술개발에 참여한다. 용탕 주입조건과 금형 회전속도 등을 최적화해 내부결함을 최소화하고, 두께 방향으로 균일한 조직을 확보하는 것이 주요 개발 방향이다. 원심주조로 제조된 중간재는 후속 냉간인발 공정을 통해 외경 30~80㎜급 심리스파이프로 제조되며, 기존 심리스파이프 제조공정을 3단계에서 2단계로 단축해 15% 이상의 에너지 절감 및 탄소배출 저감 기술을 확보하는 것이 목표다.

한편 영신특수강은 이번 두 과제를 통해 밸브 부품에는 수직원심주조, 파이프형 소재에는 수평원심주조를 적용하는 특수주조 기술 기반을 마련하고, 기존 사형주조 중심의 제조역량을 고효율·저탄소 주조공정으로 확대해 나갈 계획이다. 특히 기존 제조방식에서 발생하는 불필요한 소재 투입과 에너지 사용을 줄이고, 최종 제품에 가까운 형상의 부품이나 중간재를 직접 제조함으로써 소재 이용효율과 생산성을 동시에 높인다는 구상이다.

영신특수강 관계자는 “이번 기술개발을 통해 기존 제조공정에서 발생하는 소재와 에너지 손실을 줄이고 생산효율과 품질을 동시에 높일 수 있는 원심주조 기술을 확보할 계획”이라며 “향후 밸브·플랜트·에너지·산업설비 분야의 다양한 특수강 부품으로 적용 범위를 확대해 저탄소 제조 경쟁력을 강화해 나갈 것”이라고 말했다.