자율자동차, UAM, MaaS 등 급격한 성장 예상
"기가 캐스팅, 핫스탬핑, 콜드 프레스 등 기술 대응 필요"

최근 4차 산업혁명으로 자동차가 단순 수송에서 벗어나 교통분야에 ICT 혁신기술이 융복합 되면서 다른 양상의 모빌리티를 띄는 시대가 도래했다는 분석이 나왔다.

세아창원특수강 기술연구소 신정호 센터장은 7월 18일 오후 1시부터 6시까지 서울 코엑스에서 열린 '제1회 금속재료 GVC 컨퍼런스'에서 '모빌리티용 소재 및 제조공정 기술개발'에 대해 주제 발표했다.

컨퍼런스의 마지막 발표자로 나선 신 센터장은 "자율자동차, 도심항공모빌리티(UAM: Urban Air Mobility), MaaS(Mobility as a Service) 등 다양한 분야의 급격한 성장이 전망되고 있는 가운데 모빌리티 산업은 국가경쟁력의 근간이자 미래 핵심성장 동력으로 중요성이 점차 커지고 있다"고 진단했다.

신 센터장은 현재 모빌리티용 소재 개발 방향에 대해 "경량화 소재와 친환경 제조공정 등이 요구되고 있다"며 "당사의 경우 기존 엔진 배기부에서 적용돼왔던 중실 밸브를 중공밸브(Ni기 합금 및 내열강)으로 소재를 개발하고 열간성형과 냉간성형에서 각각 QT와 SA-QT 열처리를 생략하기 위해 비조질 탄소합금강을 통해 자동차 부품 제조의 공정 원가를 절감하는 등 다양한 솔루션을 제시하는 등으로 대응해나가고 있다"고 설명했다. 그러면서 "친환경차용 신규 소재에 대한 니즈에 부응하고자 수소 운송 및 저장장치에 사용되는 316L STS 합금을 국산화하는 등 노력을 기울이고 있다"고 덧붙였다.

신 센터장은 미래모빌리티 경량화 니즈 대응을 위해 공법 경량화와 소재의 경량화가 이뤄져야 한다고 강조했다. 

그는 "탄소중립 정책 확대 및 연비 규제 강화 등에 따라 글로벌 자동차 시장이 전기자동차로 전환을 가속화해나감에 따라 경량화가 요구된다"면서 "기가 캐스팅(Giga Casting)과 핫스탬핑(Hot Stampinmg)등 공법 변경에 따른 소성 가능한 금형 소재 개발 대응과 고강도와 고성능을 확보하면서도 경량을 확보할 수 있는 소재가 필요할 것"이라고 내다봤다.

이러한 니즈 대응에 대한 구체적 방안으로는 금형소재, 자동차 특수강, 수소차용 소재로 구분해 설명했다.

그는 생산공정 및 소재 변화에 대응하는 금형 소재의 개발은 필수라며 △핫스탬핑(高열전도율 및 충격인성 향상) △콜드프레스(高마모성 및 충격 인성) △기가 캐스팅(내균열성과 고청정), 고강도 압출(高인성) 등에 대한 소재적 기술의 필요성을 소개했다. 

또 세아창원특수강은 미래 모빌리티 변화에 대응하는 다양한 금형 소재를 공급하고자 탄화물 형성 제어가 가능한 DuRAH와 DuMAC 시리즈와 경량성이 우수하면서 경도가 높은 SMAT와 TP 시리즈에 대한 소재 개발로 대응해나가고 있다고 밝혔다.

신 센터장은 자동차 산업계의 니즈가 예상과는 달리 크게 다르게 나타나고 있지는 않다는 점은 긍정적 부분이라고 설명했다.

그는 "파워트레인 부문은 다운사이징, 엔진 부문은 연비향상, 섀시부문은 중량 감소 등이 그 예시다"며 "열변형을 최소화, 냉간성형 우수, 충격 인성 제고 등 자동차용 부품에 적용되는 특수강 니즈도 여전하다"말했다.

수소차용 소재 개발에 대한 중요성도 강조됐다.

신 센터장은 세아창원특수강이 수소산업 및 수소연료전지자동차(FECV: Fuel Cell Electric Vehicle)용 오스트나이트계 스테인리스강(austenitic stainless steel) 개발을 진행하고 있다고 밝혔다.

그는 "316L(10Ni),316L(12Ni),316L(14Ni) 소재에 대한 라운드바, 심리스 파이프와 튜브 적용 개발을 모두 마쳤다"며 "다만 316L는 원료 가격이 높은 니켈이 약 25% 함량돼있는데 고가 원소에 대한 원가절감와 수소환경에 적합한 합금 설계 기술적 요구가 최근 일어나면서 고객의 니즈를 위해 오스트나이트계 스테인리스강을 연구하고 있다"고 설명했다. 이어 "이 신규 강종의 경우는 저변형 속도법 측정(SSRT) 시험을 통해 소재의 기계적 특성 평가 체계를 구축한 상태다"고 부연했다.

또 "니켈 함량에 따른 강종 개발을 통해 다양한 시장의 니즈에 적극 대응해나가겠다며 "라운드바와 파이프 및 튜브 등 세아 CSS 소재에서 수소산업과 FECV용 부품, 수소스테이션 및 수소연료전지 자동차 등으로 점진적인 수요 확대가 기대된다"고 말했다.

이 밖에 도심항공모빌리티(UAM)에 대한 소재 국산화 대응 방안도 제시했다.

그는 "UAM는 ICT를 포함한 첨단 설계 기구며 모빌리티의 하나의 수단이라고 볼 수 있으며 항공 소재 수요는 지속적으로 늘어날 전망"이라며 "높은 강도와 내구성, 내열성 등의 특성과 수준 높은 기술력이 요구되며 최종적으로는 항공용 금속 소재 분야의 독립시험기관 인증인 내드캡(Nadcap)의 승인이 필요하다"고 말했다.

또 항공이 모듈, 조립, 파트 등 제조적 측면에서 접근해야하기 때문에 세아창원특수강은 세아항공방산소재와의 기타사와의 상호 협력을 통해 강종 개발을 함께해나갈 방침이다. 

소재 국산화에 이미 성공한 제품은 민항기 구조용 핵심 금속 소재인 G280 Wing Spar AI7050 단조품과 UAM Rotor & Stator AI7050 Ring 단조품 등이 있다. 

현재는 고강도 UAM 기어·샤프트용 합금강에 대한 국산화 개발을 추진 중이다. 기어용으로 적용되는 소재는 고강도 침탄강으로 강도를 1200Mpa 이상 끌어올리는게 목표다. 샤프트의 경우는 고강도 고인성강으로 목표 강도는 1793Mpa다.