굴삭기 치즐 등 중장비용…2배 단단하고 부드러워
세계 최고 수준 성능에 가격경쟁력까지 갖춰

 
굴삭기 치즐(Chisel·암석 등을 깨는 송곳 모양의 파쇄기) 등에 사용되는 세계 최고 수준의 특수합금소재가 국내 연구진에 의해 개발돼 전 세계적으로 연간 1조원에 달하는 중장비용 소모품 시장을 공략할 수 있을 것으로 전망된다. 

한국생산기술연구원 신기능소재연구팀과 지성중공업은 최근 특수열처리 없이 간단한 주조공정만으로도 기존 고강도 특수합금보다 경도와 인성이 최고 2배가량 높은 고강도 금속소재를 공동개발했다.

이 연구팀은 망간과 몰리브데넘, 크로뮴 등 합금첨가물의 최적 배합비율을 찾아낸 뒤, 철과 함께 녹인 용탕의 냉각속도와 온도, 석출물(용탕 반응으로 생성되는 물질)의 종류 등을 정밀 제어하는 주조기술을 자체 개발했다. 이를 통해 합금 미세조직의 입자가 나노 크기로 작고, 결정질 내 합금원소 분포도가 일정한 '고경도 고인성 비정질 철계 나노복합 신소재'를 만들었다.

연구팀 관계자는 "니켈은 첨가비율 3.5~5.5% 범위에서，몰리브데넘은 3.0~9.5% 범위에서 경도와 인성이 극대치에 이르는 것으로 분석됐다"면서 "이 같은 방법으로 6~9가지 첨가물의 비율 조합을 달리해 철궤를 생산한 결과, 경도에서 최고 Hv1245，인성에서는 25㎏㎙/㎠라는 세계 최고 수준의 소재 성질을 확보하게 됐다"고 설명했다.

공동개발한 지성중공업에 따르면 새로 개발된 소재는 치즐 등 중장비 소모품으로 만들었을 때 기존 제품보다 수명이 약 5~10배 길어져, 콘크리트 도로 파쇄공사의 경우 한 달에 2~3개 꼴로 치즐을 교체해야 했으나 신소재 치즐은 1개로 3~5개월까지 사용할 수 있게 된다.
 
뛰어난 물리적 특성과 함께 가격경쟁력도 뛰어나 지성중공업은 기존 수입제품의 15~20%에 불과한 가격을 책정할 방침이다. 일본 히타치금속 등 일본 업체가 전 세계 시장의 70% 이상을 장악하고 있는 기존 특수금속소재는 열처리를 해도 경도 Hv600~1000, 인성 20~22㎏㎙/㎠ 수준에 그치고 있기 때문에 세계 중장비시장에서 충분한 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 지성중공업은 이르면 내년부터 이 특수소재를 사용한 치즐과 콘크리트 펌프카 플레이트(콘크리트 운반용 철제판) 등을 양산할 예정이다.


방정환기자/bjh@snmnews.com