한국재료연구원(KIMS)과 대한금속재료학회가 지난 12~13일 한국재료연구원 연구 1동 2층 세미나실에서 2024 알루미늄 기술교류회를 개최했다.
이번 기술교류회는 미래 모빌리티 산업의 주요 소재인 알루미늄의 최신 기술 개발 현황에 대해 소개하고 향후 발전 방향에 대해 논의하고자 마련됐다.
12일에는 △현대자동차 강희삼 마스터의 재생원료 기반 알루미늄 재활용 소재의 품질 신뢰성 확보 방안 △한국재료연구원 어광준 박사의 탄소중립 관련 알루미늄 기술 동향 △오후두시랩 오광명 대표의 글로벌 탄소규제와 알루미늄 산업의 대응 방안 △한국 ESI 안장호 부장의 Accurate Simulation of Vehicle Crash with Giga-casting parts △한국금속재료연구조합 차준현 책임의 금속산업 탄소중립 R&D현황 및 방향 △국민대학교 설재복 교수의 지속가능하고 강한 알루미늄 합금 △테스코 김효진 이사의 항공용 알루미늄 소재의 품질 시험 평가 △인텍코퍼레이션 이명재 부장의 EBSD의 기본 원리와 알루미늄 적용 사례 △엠브로지아 조인식 사장의 알루미늄 합금 동탄성계수 및 초음파 가속 피로시험 평가 방법 응용 사례 순으로 강연이 진행됐다.
강희삼 현대자동차 글로벌 R&D 마스터는 ‘재생원료 기반 알루미늄 재활용 소재의 품질 신뢰성 확보 방안’에 대해 강연했다.
알루미늄은 정련 및 제련 과정에서 다량의 열 에너지와 전기 에너지가 사용된다. 2022년 기준 전 세계 산업 배출량 3% 차지한 바 있다.
그러나 알루미늄 사용량은 지속적인 증가 추세를 보이고 있지만 탄소배출계수는 오히려 감소 추세를 나타내고 있다. 이를 분석했을 때 재활용 소재 사용 비중이 점차적으로 증가 추섿에 돌입하고 있음을 알 수 있다.
강 마스터는 “알루미늄 분야 탄소중립 대응 방안으로는 신재생 에너지 저탄소 신재, 재생원료 기반 재활용 소재가 있다. 우리나라는 알루미늄 제련 시설이 없기 때문에 재생원료 기반 재활용 소재에 중심을 두어야한다고 판단된다. 알루미늄 재활용 기반 기술은 부품화 연계를 위한 전과정평가(LCA)기반 저탄소 재활용 알루미늄 밸류체인 구축을 주목적으로 진행되며 최종 부품 및 자동차에 사용되는 소재의 투명성, 추적성, 신뢰성을 확보하는 것이 중요하다”고 언급했다.
덧붙여 “현재 재생원료 사용 확대에 따른 막연한 품질 악화 우려 해소가 필요한 상황이다. 타겟 부품의 요구 특성에 부합하는 재생 원료 선정 및 전처리, 타겟 품질에 대한 데이터 기반 의사결정(Data-Driven Decision)이 필요하다. 이미지 분석 기반의 품질 분석 방안 및 검증 데이터는 향후 클라우드 기반의 품질 관리 체계를 구축하는데 활용할 예정이다”고 말했다. 오광명 오후두시랩 대표는 ‘글로벌 탄소규제와 알루미늄 산업의 대응 방안’에 대해 설명했다.
오 대표는 “금속 산업계는 생산시설의 전력 기반으로 전환, 탄소 데이터 관리, 전력 사용 효율화, 신규 공급망 기회를 통해 글로벌 탄소 규제를 대응할 수 있다”고 전했다.
또한 “생산 공정 전체에 대한 데이터 수집 및 LCA 모델링, 데이터 관리 및 평가 플랫폼 구조, 공정 모델링 및 탄소 관리를 통해 탄소 데이터를 관리하고 경량화 스마트 공장 에너지 관리 시스템(FEMS) 구성, FEMS와 탄소회계 결합, 프로세스별 에너지 및 탄소 모니터링 예시를 통해 전력 사용 효율화를 해야한다. 탄소경쟁력은 전체 배출량의 88% 이상을 차지하는 스코프(Scope)3에서 결정되기 때문에 이를 줄이기 위해서는 저탄소 공급망 기업 및 제품을 사용해야할 것이다”라고 말했다.
박유수 한국금속재료연구조합 사무국장은 ‘금속산업 탄소중립 R&D 현황 및 방향’에 대해 강연했다.
그는 “올해 금속산업 R&D는 탄소감축 요구 심화, 철강수요 재편, 기술환경 변화 대응을 목표로 하며 탄소중립, 공급망 안정화 및 초격차, 디지털 전환을 위해 사업을 추진했다”고 언급했다.
박 사무국장은 “비철금속 등 과제는 철강 과제에 비해 적다. 철강 R&D 투자 대비 성과가 미비하며 홍보 효과가 적을 뿐만 아니라 비철분야 리딩컴퍼니, 대형 플레이 업체가 없다. 이에 따라 비철부문은 철강과의 경쟁이 아닌 융합을 통해 시너지 효과 극대화가 필요하다”고 말했다.
한국금속재료연구조합의 24년 소재부품기술개발 신규과제 기획에 따르면 탄소 중립과 연관해 알루미늄은 사용후 스크랩 재활용 기반 신지금급 알루미늄 합금 소재화 기술 개발이 진행되고 있다. 탄소저감형 알루미늄 생산을 위한 저품위 사용후 알루미늄 스크랩을 활용한 빌렛 제조 및 압출공정 활용 모빌리티, 그린빌딩, 전지전자용 반제품 생산, 전 공정 LCA기반 탄소배출 저감 효과 분석 및 평가를 한다.
김효진 테스코 이사는 ‘항공용 알루미늄 소재의 품질 시험 평가’에 대해 이야기했다.
테스코는 주로 시험평가 서비스를 진행하고 있으며 항공기용 패스너를 생산하고 있다. 현재 금속 물성 16종, 금속 부식 4종, 복합재 물성 8종의 인증을 가지고 있다.
항공소재 시험평가는 ▲통계적으로 충분한 수의 데이터 요구로 대량의 시험 평가 필요 ▲데이터의 편차는 분석에서 치명적인 영향을 영향을 미치므로 편차 최소화 필요 등의 이유로 필요하다.
테스코의 항공소재 시험평가 실적은 부식을 고려한 구조물 수명평가 및 검사주기 설정방법 연구, 피로인자 개발시험, 재료설계 허용치 개발 시험, 소재국산화 분석 및 물성 평가 등이 있다.
김 이사는 “알루미늄 소재의 품질 시험으로는 응력이 부가된 시편을 3.5% 염화나트륨 용액에 10분 침지, 50분 건조 주기로 노출하는 응력부식균열 시험, 박리부식 시험, 입계부식 저항성 시험 등이 이뤄진다”고 말했다.