경량금속의 하나인 마그네슘은 여러 분야에 적용되고 있다.
마그네슘은 공기와 빠르게 반응하는 활성금속으로 화재나 폭발의 위험이 있다. 이에 부품을 제조하는 과정에서 육불화황(SF6)과 베릴륨(Be)을 사용해 산화를 억제해 안전성을 확보한다.
이 중 육불화황은 대표적인 온실가스의 하나로 육불화황 1㎏은 이산화탄소 2만 3900㎏과 같다. 이에 유럽에서는 2019년부터 이 가스 사용을 금지하는 협정을 체결하기도 했다.
또 베릴륨은 국제암연구센터(IARC)에서 발암물질로 규정했다.
이를 해결하기 위해 칼슘(Ca)을 추가해 공기와 반응해도 불이 나지 않는 난연성을 띠게 하였으나 기계적 특성이 급격히 낮아지는 단점으로 실용화되지 못했다.
이에 재료연구소가 안전과 환경, 특성을 모두 만족시킬 수 있는 3세대 난연성 마그네슘 합금을 개발했다.
재료연구소(소장 김해두)는 14일 본관 대회의실에서 조인식을 갖고 마그네슘 소재 전문 기업인 KMI(사장 김영순, 한국마그네슘산업)에 고특성 난연성 마그네슘 합금 개발 기술을 이전했다.
KMI는 이전받은 기술로 마그네슘 신합금을 양산하여 전자 및 수송기기용 부품제조 기업에 납품할 예정이다. 현재는 LG전자와 소재의 부품 적용성 검증을 마친 상태로 휴대용 전자기기 적용을 추진 중에 있다.
이 기술은 한국과학기술정보연구원(KISTI)에 84억원의 가치가 있는 것으로 평가되기도 했다.
재료연구소는 해당 기술을 적용해 제품을 생산할 경우 올해만 100억원, 오는 2021년까지 720억원 이상 매출을 낼 수 있을 것으로 전망했다. 연구팀은 선불기술료 5억원에 경상기술료로 총 매출액의 1%를 받기로 했다.
고특성 난연성 마그네슘 합금 제조 기술은 재료연구소 유봉선, 김영민 박사팀이 개발했다. 연구팀은 마그네슘에 칼슘(Ca)과 이트륨(Y)을 첨가해 공기와 반응해 화재나 폭발이 일어날 가능성을 낮추고, 기계적 특성도 확보했다.
이 기술은 10년 이상 정부의 지원을 받아 장기적인 연구개발을 통해 이뤄낸 성과이다.
연구팀은 연구 초기 칼슘을 대체할 물질을 찾기 위해 수없는 실험을 반복했지만 매번 실패했다. 그러던 중 난연성 확보에 뛰어난 효과를 보인 칼슘의 양은 최소화하고 칼슘보다 난연성이 후순위였던 이트륨을 소량 첨가했다. 그 결과 칼슘만 사용했을 때 나타났던 문제점인 기계적 특성 저하는 없으면서도 화재나 폭발 위험을 줄일 수 있는 난연성도 동시에 확보할 수 있게 됐다.
특히 기존 합금과 비교해 소재의 세기를 나타내는 힘의 하나인 인장강도 등이 높게 나타났다.
이 기술은 육불화황과 베릴륨을 사용하지 않는 친환경 기술이다. 특히 육불화황을 사용하지 않게 됨에 따라 약 57억원의 비용 절감 효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다.
(연간 마그네슘 사용량 10,000톤 기준, 1톤 생산시 육불화황 사용량 1.5kg/ton, 1톤 생산시 육불화황 사용 비용 32,000원/톤, 탄소배출권 거래 가격 CO2 1톤 당 1만원 가정, 육불화황 사용량 기존 대비 70% 절감 시 57억 절감)
또 추가적인 설비가 필요 없어 별도의 투자 비용도 없다.
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