[논문]특집 : 극미세 분말 재료기술 - 자동차용 알루미늄 분말부품의 기술동향

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이재욱 (재료연구소 엔지니어링세라믹연구그룹) , 양상선 (재료연구소 분말기술연구그룹) , 김용진 (재료연구소 분말기술연구그룹)

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본 분석은 미국(US), 일본(JP), 유럽 (EP), 한국(KR) 특허를 대상으로 알루미늄 합금분말특히, 알루미늄-실리콘 (Al-Si) 합금분말과 이를 이용한 자동차용 부품 개발 동향을 조사한 것이다. 네 개 국가특허 (US, JP, EP, KR) 에서 조사된 알루미늄-실리콘 합금분말 제조 및 부품화 기술에 대한 관련특허의 연도별 출원 분포는 그림 4와 같다.
이 글에서는 알루미늄 분말야금부품 관련 기술의 국내외 동향을 모두 소개하지만 현재까지 국내 기술개발수준이 상대적으로 취약해 주로 국외 동향을 소개한다. 우선, 각종 발표자료를 통해 알려진 국내외산업체의 기술개발 동향과 상용화 사례를 소개하고 상용화의 가장 큰 걸림돌인 알루미늄 분말의 난소결성을 소개한 후 국내외 특허분석 결과를 보고한다. 본 글은 필자가 최근에 한국분말야금학회 지에 투고했던 내용을 조금 수정한 것임을 밝혀둔다E.

나머지는 분말혼합, 부품코팅, 분말표면처리 등 전처리나 후처리에 관한 특허였다. 상위 5개 기술분야의 주요 세부기술은 표 1과 같은데, 대부분의 특허가 한가지의 기술이 아닌 여러 개의 기술을 포함하고 있어 (예를 들면, 어떤 조성의 분말을 어떤 방법으로 제조하여 다시 벌크화, 부품화 한다는 방식) 다른 특허가 구분되는 주요 기술을 중심으로 분류, 분석하였다.

따라서 알루미늄분말 제조나 부품화에 대한 연구개발도 선진국에 비해 크게 뒤떨어져 있는데 국내 특허동향을 살펴보면 한국기계연구원(KIMM)과 현대자동차에서 연구가 진행 중임을 확인할 수 있다. 두 경우 모두 앞서 언급한 과공정 Al-Si 합금분말의 제조에 관한 연구로서 가스분무공정을 이용한 분말의 제조와 합금조성의 개선, 세라믹 입자와의 분말혼합 등을 다루고 있다.
Matrix Composite, MMC)를 만들던 것이 최근에는 A! 분말과 세라믹 (SiC, AIN, TiC) 입자를 기계적 합금화(Mechanical Alloying) 방법에 의해 혼합하는 방식으로 변화하는 양상을 보였다. 벌크화 분야에서는 복합재료를 만들던 주조방식이 분말공정이 도입된 후 압출, 단조, Hot Press 등으로 대체되다가 최근에는 가장 저렴한 성형 소결 공정이나 최신의 Spray Forming 공정으로 바뀌어 가는 형태를 보였다.

반면, 국내 자동차 관련 업체나 연구소, 대학 등은 이 분야의 기술개발을 거의 진행해오지 않아 조만간 국내 자동차업체는 자동차 경량화를 위해 상당량의 부품을 수입에 의존함으로써 일본에 대한 기술의존도를 더욱 높일 것으로 예상된다. 늦은 감이 없지 않지만 자동차 경량화 추세가 향후 전개될 전기자동차등 미래자동차추세와 연결되어 있는 점을 감안하면 장기적인 관점에서 더 이상의 기술격차 발생을 막기 위해서라도 알루미늄 분말부품 등 자동차용 경량부품에 대한 연구개발이 훨씬 적극적으로 전개되어야 할 것으로 판단된다.
두 경우 모두 앞서 언급한 과공정 Al-Si 합금분말의 제조에 관한 연구로서 가스분무공정을 이용한 분말의 제조와 합금조성의 개선, 세라믹 입자와의 분말혼합 등을 다루고 있다. 특히, 국내 자동차업체의 특허가 다수 확인되는 것은 향후 국내 자동차에도 알루미늄 분말소재 부품이 적용될 가능성을 보여준다.

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