KIMS, 알루미늄 최근 기술 개발 현황 소개

한국재료연구원(KIMS)과 대한금속재료학회가 지난 4~5일 한국재료연구원 연구 1동 2층 세미나실에서 2025 알루미늄 기술교류회를 개최했다. 

이번 기술교류회는 국가전략 핵심소재인 알루미늄의 최신 기술 개발 현황에 대해 소개하고 산학연 관계자와 향후 발전 방향을 논의하고자 마련됐다. 

4일에는 △인공지능 및 데이터 기반 모빌리티용 경량금속소재 허브 구축(한국재료연구원 어광준 박사) △고강도-고방열 경량금속소재 부품화 실증 기반 구축(한국생산기술연구원 김세광 박사) △자율주조-듀얼 압출 플랫폼 및 자이언트캐스팅 공용 센터 기반구축(한국자동차연구원 김세훈 센터장) △첨단구조분석을 활용한 알루미늄 합금분석(부경대학교 정찬원 교수) △알루미늄 압출재 충돌특성 향상을 위한 압출 공정기술 개요(현대자동차 강문구 책임연구원) △Re:Cycle, Re:Carbon-저탄소 알루미늄 순환 소재를 위한 통합 재활용 기술과 과제(디에스리쿼드 김병철 연구소장) △사용 후 알루미늄 사용량 증가에 따른 용탕청정도와 빌렛 품질 및 압출성의 상관관계에 대한 정량적 분석(에이알알루미늄 오승환 박사) △자동차 부품용 알루미늄 소재 소개(대주코레스 강태경 연구소장) △알루미늄 용탕 비금속개재물 평가기술(포항산업과학연구원 김명균 박사) 순으로 강연이 진행됐다. 

한국재료연구원 어광준 박사는 ‘인공지능 및 데이터 기반 모빌리티용 경량금속소재 허브 구축’에 대해 설명했다.

도심항공모빌리티(UAM) 기체는 항속거리, 운항횟수, 적재하중 증가에 따라 운송효율 향상을 위해 경량화가 요구되고 있다. 자동차 대비 경량화 수준이 높아 소재 연구개발을 통한 경쟁력 확보가 필수 시 된다. 

어 박사는 “알루미늄, 마그네슘, 타이타늄 연구 동향은 경험 기반의 단일 물성 위주로 편중되어 있어 다중물성 최적화를 위한 연구가 확대되는 추세이다. 기존 경험 기반 연구 방법은 시간과 비용이 과다 소모되어 데이터 과학 기반 다중물성 확보 필요성이 증가함에 따라 소재 허브 구축의 필요성이 커지고 있다. 인공지능-데이터 기반 모빌리티용 소재 허브 구축을 통해 경량 금속소재의 연구개발 프로세스 공유체계 개발을 목표로 한다”라고 말했다.

그는 “탐색 설계팀은 문헌 DB 추출 자동화 및 문헌/실험/계산과학 DB를 활용한 탐색설계 모델 개발, 소재합성팀은 고강도 내피로 Al 합금 및 고강도 고내식 Mg 합금 합성기술 개발을 하고 있다. 측정분석팀은 표준 DB 구축을 위한 시편 준비 및 고도 분석 프로토콜 표준화, 공정검증팀은 Al 판재 및 Mg 압출재 제조를 위한 실험실 규모 기본공정 개발, 데이터팀은 세부 소재별 전주기 데이터 프레임 설계 및 표준화 체계 구축을 연구하고 있다. 이를 통해 소재허브가 구축될 경우 UAM용 경량금속 소재 부품 개발 및 안정적 공급망 구축이 기대된다.”라고 전했다. 

현대자동차 강문구 책임연구원은 ‘알루미늄 압출재 충돌특성 향상을 위한 압출 공정기술 개요’를 주제로 발표했다.

그는 “차체부품 적용 국내외 알루미늄 압출재 비교 평가 결과, 변형 최소화를 위한 소재를 위해 금형 해석 및 설계, 빌렛 예열, 금형 예열 선행 조건이 필수적이다. 국내 압출 B사의 경우, 냉각설비를 구축하고 자체 공정 최적화 DB를 구축하고 있다. 냉각 챔버 3개를 활용하고 있으며 냉각 최적화를 위한 냉각장비업체와 기술협업을 하고 있다. 압출하고 난 뒤, 이러한 냉각 단계가 가장 중요하다”라고 말했다.

디에스리퀴드 김병철 연구소장은 ‘Re:Cycle, Re:Carbon-저탄소 알루미늄 순환 소재를 위한 통합 재활용 기술과 과제’에 대해 강연했다. 

알루미늄 시장은 경량 소재의 수요 증가에 따라 전 세계 알루미늄 생산량은 2000년 이후 급격한 증가 및 2050년 175만톤에 달할 전망이다. 특히 탄소중립 이슈 대두에 따라 알루미늄 재활용 비율 증가로 2차 알루미늄 비율은 36%에서 2050년 51%를 초과할 것으로 예상되고 있다.

글로벌 2차 알루미늄 시장은 2024년 162조원에서 2030년 182조원 규모로 연평균 2.07%로 꾸준히 성장할 것으로 분석된다. 특히 아시아는 연평균 성장률 3.3%로 글로벌 성장률을 상회하고 시장점유율도 지난해 44%에서 30년 47%로 확대될 것으로 예측된다. 

김 연구소장은 “이에 따라 디에스리퀴드는 고품위 자동차용 알루미늄 판재 생산을 위한 PIR 기반 PCR 함량 45% 이상 급 6451 및 3104 알루미늄 재활용 잉곳 제조 기술개발을 목표로 한다. 2026년 12월까지 고품위 재활용 잉곳제조 스크랩 공급체계 구축 및 핵심요소기술 개발을 1단계 개발목표로 설정하고 2027년 1월부터 2028년 12월까지 PCR 첨가 함량 45% 이상 알루미늄 재활용 잉곳 양산 제조기술 고도화 및 검증을 2단계로 진행할 예정이다”라고 말했다.