1톤 스펀지 티타늄 국내 최초 개발 성공!

재료연 이동원 박사팀, 티타늄 원자재 안정적 확보 기대

 

 뛰어난 물성으로 각종 산업 분야에서 사용 빈도가 늘어나고 있으나 대부분 수입에 의존해 가격 변동이 심했던 티타늄 원자재를 안정적으로 생산할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

 재료연구소(소장 조경목) 기능재료연구본부 이동원 박사는 (주)옥산IMT(사장 조동원)와 공동연구를 실시, 국내 최초로 1톤 상당의 스펀지 티타늄 시제품을 제조하는 데 성공했다.

 국내 티타늄 원자재 시장 규모는 약 8,000톤(4,000억원 정도)에 이르는데 최근 10년 동안 스펀지 티타늄 가격이 최저 6$/kg에서 최고 28$/kg까지 심한 유동성을 보여 국내 기업들이 큰 어려움을 겪어왔다. 재료연구소는 이번 기술 개발로 국내 생산이 본격화되면 수입 의존도를 줄이고 안정적인 스펀지 티타늄 공급이 가능할 것으로 기대했다.

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 이 박사는 액상 사염화티타늄(TiCl4)을 마그네슘 용탕에 주입하여 반응을 유도함으로써 순수 티타늄 덩어리를 제조했다. 이 기술은 미국, 러시아, 일본 등에서 오래전부터 독점해 온 것으로 연간 만 톤 규모 이상의 스펀지 티타늄을 생산하고 있는 기업은 러시아의 아비스마(AVISMA), 미국 티멧(TIMET), 일본의 토호 및 스미토모 정도에 불과하다. 그동안 철저한 기술 보호 정책과 과도한 기술도입비로 인해 국내에서 활용되지 못해 이번 재료연구소의 스펀지 티타늄 생산 성공이 더욱 의미있다.

 

 스펀지 티타늄은 화학플랜트, 레저, 의료, 건축, 선박, 항공기 등 전 산업 분야의 부품 소재 제조를 위한 초기 원소재로 활용되고 있어 국내 생산이 본격 착수되면 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다. 특히 일본이 독점했던 미국 및 유럽으로의 수출 전망도 밝다. 또 티타늄의 활용 범위가 넓어 부품 산업 전반적으로 약 2조원의 수입대체 효과도볼 수 있을 것으로 기대된다.

 

 이 기술은 전 세계적으로 스펀지 티타늄 생산의 95%에 적용되고 있는 상용화 기술로 용해와 압연/압출 공정을 거쳐 산업원료로 사용하게 된다.

 공정 특징 상 배치(batch)타입으로 적용되며 1배치 장비에 3톤 스펀지 티타늄을 생산할 수 있어 총 30~40대의 배치형 장비가 가동되면 년간 약 3,000톤의 스펀지 티타늄을 제조할 수 있다.

 현재 제조된 시제품의 평균 순도는 99.75%~99.85% 수준으로 당초 목표치(99.65%)는 충분히 달성되다. 또 이 박사팀은 일본산 최고등급 대비 동등이상 수준이어서 조만간 세계 최고수준의 기술력을 확보하는데 문제가 없다고 밝혔다.

 

 재료연구소의 이동원 박사는 스펀지 티타늄 양산화 기술 관련 11개 특허를 보유하고 있으며 2년 전 참여업체인 (주)옥산IMT에 기술이전을 한 후, 현장 연구를 총괄한 이상정 연구소장과 지속적으로 노력해 스펀지 티타늄 1톤 시제품 생산 성공에 이르렀다.

 현재 참여기업에서 구축한 장비는 3톤 배치 규모로 최근 1톤 급 시제품을 수차례 제조했으며 금년 중 2톤 급 이상 스펀지 티타늄 제조를 시도할 계획이다.

 

 이 박사는 “티타늄 원자재는 부품으로 전환되어야 부가가치가 형성되기 때문에 현재 분말야금부품 및 주조/가공공정에 의한 부품화 연구에 주력하고 있으며 이에 대해서도 특허보유와 함께 기술력도 어느 정도 완숙 단계에 와 있다”며 “이제는 수천톤급 스펀지 티타늄 제조 플랜트를 국내에 정착시켜야 할 시점”이라고 말했다.