[스틸코리아] “항공기 가스터빈 엔진 소재부품 국산화 및 산업 생태계 조성할 것”

송덕용 한화에어로스페이스 수석연구원은 11월 5일 선릉 포스코센터에서 개최된 ‘2025 금속재료 GVC 컨퍼런스’에서 ‘K-항공엔진 소재 개발 현황 및 추진 전략’에 대해 발표했다.

항공기 가스터빈 엔진은 화학적 에너지를 연소를 통해 고온-고압의 가스로 변환한 후 이를 터빈을 이용해 유용한 기계적 에너지로 변환시키는 장치이다. 터빈의 활용에 따라 엔진 종류는 크게 터보팬, 터보샤프트, 터보프롭으로 구분한다.

송덕용 연구원에 따르면 항공엔진은 극한 환경에서 운용되기 때문에 1~2mm의 작은 결함으로도 대형 사고가 발생할 수 있어 완벽한 품질 보증을 요구한다.

실제로 특정 잉곳(Ingot)으로 제작된 부품에서 결함 발생 시 동일 잉곳 부품이 적용된 모든 전투기 운용이 제한되며, 이 경우 전력 공백과 유지보수비 증가, 일정 지연 등 심각한 피해가 발생하기 때문이다.

항공용 가스터빈 엔진 소재부품 신뢰성 확보 절차는 ‘합금 설계’, ‘잉곳 개발’, ‘부품 개발’, ‘소재 데이터 베이스 구축’ 등 4단계에 걸쳐 진행된다.

그리고 핵심 소재부품 엔지니어링 승인 시스템은 신뢰성 및 안전성 확보를 위해 설계의도 입증 및 제조공정 확정 관리 등 엔지니어링 업체 입증 시스템 적용이 필수이며, 국내의 항공용 핵심 부품소재 국산화 기술 개발 사례를 살펴보면 입증 요구사항 준비 후 공정 개발과 입증, 판정의 과정을 거치게 된다.

현재 한화에어로스페이스가 개발 중인 핵심소재부품을 살펴보면 우선 터보팬 항공엔진 ‘경량 내열 TiAl 합금 저압터빈/압축기 블레이드 개발’을 목표로 터보팬 회전체 소재부품의 용해/진공정밀주조 및 잉곳/비리릿.단조품 평가 기술개발을 수행 중이다.

세부적으로는 ‘항공기 엔진용 가용온도 1,000도, 비강도 100MPa급 TiAl 저압터빈 블레이드 진공정밀주조 제조 기술 개발’과 ‘항공기 엔진용 가용온도 700도 비강도 160MPa급 TiAl 압축기 블레이드 형단조 제조 기술 개발’을 추진한다.

그리고 터보팬 항공엔진용 ‘인코넬 718 초내열합금 주단조품 개발’을 추진한다. 초내열합금 소재부품은 고청정을 위한 특수용해장비와 정련설비가 필요하고 비용과 가용성형범위를 고려하여 각 부품별 최적화된 정밀 주조 및 단조공정이 적용된다.

한화에어로스페이스는 첨단 항공엔진 국산화를 위해 ▲타이타늄 합금과 알루미늄 합금, 주단조 및 제조기술 등 ‘경량금속 소재’ ▲고온·고강도 초내열 합금, 고온·고강도 분말합금, 대형 주단조 공정기술, 고신뢰성 소재DB 구축 등 ‘내열금속 소재’ ▲폴리머 복합재와 세라믹 복합재 등 ‘복합재 등 관련 부품’ ▲내산화·열 차폐, 내침식·내부식, 스텔스 등 ‘코팅재 및 코팅기술’ 개발에 주력할 계획이다.

송덕용 수석연구원은 “한화에어로스페이스는 향후 1만6,000파운드급 첨단항공엔진용 부품소재의 국산화 개발과 함께, 품질 및 신뢰성 평가, 기술 자립도 확보를 추진할 계획이다. 그리고 기술 개발 외에도 항공산업 인프라 기반 구축과 인력 육성, 서플라이 체인 구축 등을 통한 첨단 항공엔진 산업 생태계 조성에 적극 나설 계획”이라고 강조했다.