EVI(Early Vendor Involvement)포럼이 진행된 송도에서는 제2회 마그네슘 기술교류 워크숍이 개최됐다. 유럽의 앞선 자동차 기술력과 연비 규제 등이 코앞으로 다가온 가운데 경량화에 대한 요구가 높아져 Mg 기술력이 앞선 한국과 자동차 제조 기술이 앞선 독일과의 활발한 기술교류를 통해 세계 시장을 선도하려는 의지 때문이다. 이에 본지는 이날 교류회의 연사로 참석한 재료연구소 경량금속연구단 소속 유봉선 박사를 만나 경량화 핵심소재인 Mg에 있어 한국의 위상과 발전방향을 들어보는 시간을 가졌다.

세계1등 Mg 기술로 상용화 이뤄내야

■ Mg 기술 교류회를 독일과 진행하는 이유는

독일은 1940년쯤 2차대전 막 시작될 때 가장 먼저 마그네슘(Mg)을 소재로 개발하고 실용화한 나라다.

현재도 핸들, 에어백, 스티어링 휠, 키 칼럼 등 국내 자동차 한 대에 Mg이 5Kg정도 적용되고 있는데, 1940년대 당시 폭스바겐의 비틀 같은 경우 20KG를 썼다.

자동차, 기차, 비행기 등 모든 부분에서 독일의 리드 아래 미국, 유럽, 노르웨이 등 Mg 붐이 일었다가 부식이 잘된다는 이유와 불이나서 모두 포기했었다.

Mg은 가격문제, 산화가 쉬운 부식문제, 불이 붙는 등 몇가지 단점이 있어 시장이 사라졌다가 50년 정도 잠잠하다가, 다시 사용된 것이 1990년대다.

꾸준히 연구해 온 사람들이 Mg을 용해할 때는 SF6라고 하는 특별한 가스를 사용하고, 부식을 해결하기 위해서는 불순물로 들어가 있는 어떤 원소들을 빼내면 전보다 훨씬 줄어든다는 사실을 알게 된 것이다.

1990년대에 백그라운드 기술을 가지고 있는 유럽 중에서도 독일이 가장 앞선 기술을 가지고 있었다.

하지만 당시에는 산업이 없는 상황에서 학계수준의 연구를 한 것이고, 곧 환경문제와 연비문제의 대두로 인해 세계인의 관심을 받는 금속이 됐다.

Mg을 다시 들여다 본 것이 20년이 채 안되니까 금속 중에서는 아주 신소재라고 볼 수 있다.

■ 한국의 Mg기술 위상은

독일에 헬름홀쯔(Helmholtz-Zentrum Geesthacht)라는 국가 연구소가 있듯 한국에서는 정부출연기관 재료연구소가 있어 주도적으로 Mg산업을 활성화 시켜왔다. 주로 자동차를 기반으로 경량화를 위한 연구에 집중했으며 한국의 Mg 리서치 수준은 독일과 견줄 정도로 탑이다.

한국이 뛰어들기 전에는 독일의 Mg 리서치 센터가 100명정도로 독보적인 위치였는데 한국의 수준이 급격히 올라갔고, 격년제로 2년전 독일에서 1회를 치루고 올해가 2회로 독일에서 자동차 부품회사, 항공회사, 철도회사 등 관계자 22명이 방문했다.

포스코가 먼저 산업을 시작하고 정부에서 WPM 프로그램을 통해 후원하고 있다. 10대 주제 중에서 유일하게 철(steel)과 Mg이 선정돼 장기 먹거리산업으로 정부가 70억원 가량, 포스코는 이의 10배 내지 20배 이상을 투자했다고 알고 있다.

사실 기술력 측면에서 Mg판재를 만드는 것은 포스코가 세계 1위라고 본다.

■ Mg상용화에 화재 위험성이 걸림돌인데

현재는 난연성 테스트를 통과하지 못하면, 철도나 항공기 등에 적용을 할 수 없도록 규제가 있다. Mg이 불이 붙는 과정은 2가지가 있는데, 일단 덩어리로 있으면 불이 잘 붙지 않는다. 표면적이 커진 형태인 분진 Mg이 산소와 만나서 산화Mg이 되면서 불꽃을 내는 것인데, 1차적으로 분진이 되도록 생기지 않도록 공정을 만들고, 분진은 습식 청소기로 빨아들여도 안전상 문제가 없도록 처리하고 있다.

또 다른 하나는 Mg이 물과 반응해서 MgO(마그네슘 옥사이드)가 되고, 물에서 나온 수소기체에 불이 붙으면 폭발성을 갖게 되는 것이다.

Mg이 활성금속이라서 불이 붙기 때문에, 난연성 금속으로 합금을 만들어서 사용함에 안정성이 있도록 난연성 소재에 대한 연구를 10년이상 해왔다.

660℃에서 돌을 녹여 만든 Mg 용탕 과정보다도 사용과정에서 안전문제가 있다.

자동차가 충돌 등 사고에 의해 화재가 나면 Mg이 폭발할 우려가 있는 점이다. 따라서 불이 붙지 않도록 Mg 합금 만드는 일이 중요하고, 난연 특성을 통과하지 않으면 쓰지 못하도록 만들어 놨다.

이미 일본에서는 자동차에서 난연화시키지 않으면 쓸 수 없도록, 반응성을 줄이고, 사용과정에서 위험을 줄이기 위한 합금을 개발해 놓은 상태다.

강도를 높이기 위한 합금, 난연성을 높인 합금 등 종류도 다양하다. 철이나 알루미늄도 모두 단독으로 쓰지 않고, 합금으로 쓴다.

■ 유럽은 프리미엄 브랜드 자동차 회사를 중심으로 경량화에 대한 투자가 진행 중인데 국내상황은

확실히 독일이 빠른면은 있다.
국내 기업들도 신소재에 대한 접근이나, Mg소재를 어디에 쓴다든지 하는 로드맵은 있는데, GM이나 독일에 비해 적극성이 약하긴 하다.

폭스바겐 같은 경우 재료연에서 소재를 가져가서 실험을 하거나 연구비를 주면서 자신들의 원하는 특성을 추가해 달라고 요청 하는 경우도 있다.

사실 신소재가 개발되고 있음에도, 실차적용 테스트, 필드 테스트, 충돌 테스트 등 추가적인 비용이 많이 드는 것이 현실이다.

하지만 어플리케이션을 확보하지 않으면, 재료에 대한 연구는 늦어질 수 밖에 없다.

기술을 국내 적용으로 국한 시킬 필요는 없고, 국내 기업들도 GM, 르노삼성, 현대차 등 WPM 사업에 함께하면서 다양한 소재 테스트를 진행하고 있는 것으로 알고 있다.

■ 비행기, 철도 등 고부가가치 적용 아이템이 많은데, 이번 기술교류회는 자동차 분야에 치우쳐 진 것 같다

항공기의 경량화와 자동차 경량화 효율을 따져본다면, 똑같은 10KG을 경량화 했을 때, 당연히 항공기에서 효과가 좋다.

하지만 전체 물량을 놓고 본다면 다른 얘기가 된다.

현재는 프리미엄 자동차 시장 위주로 적용하고 있지만, 우리나라가 보유하고 있는 비행기와 자동차 수를 비교하면 장기적인 파급효과에 대해서 경제성이 있다고 본다.

또한 환경 문제가 거론되면 언제나 선두가 자동차다.

유럽에서는 디젤 엔진을 잘 만들고, 공기저항을 감소시킨 디자인 등 오랜 연구로 더 이상 발전할 수 없을 만큼 포화상태다.

현재 기술력으로 2015년 CO₂ 배출량 규제기준은 달성을 할 수 있지만, 2020년 기준은 현재의 어떤 기술을 적용하더라도 불가능하다.

경량화만이 적용할 수 있는 마지막 기술이다.

또 경량화 하기 위해서 부품 설계를 다시 하게 되면 파급효과로 엔진 디자인에서 추가적인 경량화 효과를 가져올 수 있다.

현재 환경에 미치는 영향이 자동차가 가장 크기 때문에 시급한 문제가 된 것이다.

비행기는 대당 가격이 고가이기 때문에 소재 비용에 덜 민감해서 보잉 787에서 CFRP를 대량 적용하는 등 자동차에 비해 다양한 접근이 가능하다.

하지만 자동차의 경우 1Kg을 경량화하는데, 5유로를 투자할 수 있을지 폭스바겐에서 분석을 하고 있는 것처럼 최저비용에서 최대효율을 목표해야 한다.

■업계 관계자들에게 한 말씀

제련 사업은 포스코처럼 큰 기업이 하고, 나머지 후공정, 부품을 만드는 작업은 중소기업 아이템이라고 본다.

중소기업은 3년을 버티기 어려운 시스템을 알고 있기에 10년전에 Mg으로 사업을 하려는 사람을 말렸지만 지금은 뛰어들 때라고 본다.

자동차 부품을 타겟으로 하는 소재 제조 기업들이 주로 찾아와 상담을 하고 있다.

경량화 소재 각광, 中企 투자 적격시기
난연성·경량화 필요한 응용분야 모두 환영

Mg 시장이 익어가니까 중소기업들이 투자할 시기이고, 꼭 자동차 부품용 재료 뿐 아니라 가벼워 손목에 무리가 덜 가는 주방용품 재료 납품업체에서도 문의가 많다. 모두 난연재여야 하고, 가벼워야 한다는 특징이 있다.

어떤 과학에서든 우리나라가 소재에서 1등을 해본 적이 없는데 Mg은 지금 1등이다. 이것을 지속하기 위해서는 Mg을 적용할 수 있는 애플리케이션 시장이 형성돼야 한다.

IT는 1등하면 1년을 못 버티는데 반해, 소재는 1등하면 10년은 쉽게 간다. 소재를 1등한다는 얘기는 관련 산업들이 동반선상에 있다라고 말할 수 있다.

이것을 유지하기 위해서는 정책적인 서포트와 관련 산업의 육성이 함께 가야 하는데, Mg에서는 1등할 수 있는 기반이 마련된 것이다. 학계의 관심이나 이런 것들이 필요하다.

-출처: 신소재경제신문