세아베스틸지주, ‘소재부품기술개발사업 지원과제’ 추진

특수강 제조업체 세아베스틸지주(대표이사 이태성, 김수호)가 한국금속재료연구조합이 주관하고 산업통상자원부와 한국산업기술평가원이 후원하는 ‘소재부품기술개발사업 지원과제’를 추진 중이다.

이를 통해 세아베스틸지주 자회사인 세아베스틸(대표이사 서한석)과 세아창원특수강(대표이사 이상은)은 신성장동력 확보에 나서고 있다.

우선 세아창원특수강은 수입에 의존하고 있는 Ni-Cr-Mo계 소재 국산화를 위해 ‘고청정 Ni-Cr-Mo계 소재 제조 및 반도체에너지산업용 핵심부품기술 개발’ 과제를 추진 중이다.

해당 과제는 파이널텍 김성진 연구원이 총괄책임자로 세아창원특수강과 파이널텍, 아스플로, 재료연구원, 동아대학교, 서울과학기술대학교, 창원대학교 등이 참여한다.

‘고청정 Ni-Cr-Mo계 소재 제조 및 반도체에너지산업용 핵심부품기술 개발’은 3개 세부과제로 구성되어 있으며, 각 세부 개발내용은 다음과 같다.

세아창원특수강이 주관하는 첫 번째 과제 컨소시엄은 ▲반도체용 고청정/고내식 Ni-Cr-Mo계 C-22 소재 개발 ▲초전도선재용 고강도/비자성 Ni-Cr-Mo계 C-276 소재 개발을 추진한다.

아스플로가 주관하는 두 번째 과제 컨소시엄은 ‘국산 C-22 소재 활용 고집적 반도체 제조 공정가스 제어용 부품 및 실증’을 위해 ▲C-22급 강관모재의 인발/표면처리/가공/용접 등 가공기술 개발 ▲반도체 제조공정 가스 제어용 부품화 기술 개발(튜브, 밸브, 필터 등) ▲반도체 가스 분위기에서의 실증 평가 및 반도체사와 제품 등록 절차 마련 등을 추진한다.

파이널텍이 주관하는 세 번째 과제 컨소시엄은 ‘국산 C-276 소재 활용 금속기판 제조 및 초전도선재 부품화 기술 개발’을 위해 ▲인장강도 600MPa 이상, 두께 40um 이하 금속기판 제조 및 전해연마 기술 개발 ▲REBCO 고온 초전도선재 개발(임계전류밀도(Je)>2,000A/㎟ 이상 ▲초전도 버퍼층 증착 위한 고순도 타겟, 대면적 버퍼층 증착 위한 원통형 타겟 개발 등을 추진한다.

이번 과제가 완성될 경우 산업적 측면에서는 ▲해외 의존도 높은 고청정 Ni-Cr-Mo계 소재 기술 자립화를 통한 산업경쟁력 강화 ▲수요사 맞춤 소재부품 개발을 통해 국내 Ni-Cr-Mo계 소재부품 공급망 구축 등이 가능해질 것으로 기대된다.

경제적 측면에서는 수요산업 요구에 적기 대응이 가능해지고, 고부가가치 합금소재 시장 진입을 기대할 수 있다. 2022년 기준 국내 Ni-Cr-Mo계 시장은 약 76억 원 규모로, 수요사 연계 국산 소재부품 기술 확보를 통해 단기적 5~10%의 시장 점유율, 중장기적으로 20~30%로 점유율 확대가 가능할 것으로 기대된다.

세아베스틸의 경우 ‘치형 베어링용 0.7tCO2eq/ton 이하 및 900MPa 이상 고청정·고강도 소재 개발’ 과제를 추진한다.

버추얼랩이 주관하는 해당 과제에는 버추얼랩 김영광 연구원이 총괄 책임자로, 세아베스틸과 한국생산기술연구원, 동은단조와 버추얼랩이 참여한다.

현재 해당 과제 주관기관인 버추얼랩에서는 치형 베어링용 고청정, 고강도 소재 개발의 일환으로 열역학 계산 및 미세조직 모델링을 활용하여 합금설계 방법을 개발하는 연구를 진행하고 있다. 이에 대해 버추얼랩은 Materials informatics를 활용하는 방향으로 대규모 미세조직 데이터를 생산하는 웹 베이스 플랫폼을 구축하여 수 분 내에 수 천개 이상의 미세조직 데이터 생산이 가능토록 했다.

2024년 7월부터 시작된 본 연구는 현재 오픈된 강종 데이터를 활용하여 알려지지 않은 강종에 대한 물성 예측이 가능토록 Physics-informed machine lesrning을 시도해 왔다. 실제로 NIMS에서 제공하는 합금강 400여 종에 대해서 피로강도에 대한 데이터를 분석했을 때 기존 데이터에서는 강종의 성분과 피로강도 사이의 특이점을 찾을 수 없었지만, 대규모 열역학 계산을 통해 얻은 미세조직 데이터를 활용했을 때 Mn, C, Cr 성분이 피로강도에 영향이 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 정량적인 접근 방식은 알려지지 않은 강종에 대해서도 미세조직 정보를 바탕으로 미리 해당 강종이 가질 수 있는 피로강도의 범위를 사전에 예측 가능할 것으로 보여, 해당 접근 방식이 향후 합금 설계 방법론에 새로운 접근 사례가 될 것으로 보인다.