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신소재/부품 나노기술 동향(금속 구조재료 분야)

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2018-03-08 11:31:00
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○ 금속계 구조재료에 관하여 고강도, 고인성, 경량(고비강도), 내환경성(내열성, 내식성 등), 가공성 등의 재료특성 향상, 고품질, 저비용, 생산속도향상 등 제조기술의 개선에 더하여, 고신뢰성, 긴 수명, 리사이클성 등의 부가적인 목적을 위한 연구개발 영역임.

- 금속조직설계나 그것을 구현하는 프로세스연구, 소재나 부품의 특성을 정교하게 정량화한 평가연구, 금속조직과 특성의 관계를 원리적으로 해명하는 해석연구 등이 주된 목적임.

○ 금속계 구조재료는 건물ㆍ교량 등의 사회 인프라, 자동차 등의 운송기기, 발전플랜트 등의 에너지 인프라를 구성하는 주요한 재료임. 금속계 구조재료의 주된 특성은 고강도, 고인성, 고연성, 경량성(고비강도), 내환경성(내열성, 내식성)임. 여러 특성이 동시에 향상될 것을 요구했으나, 그 중 몇 개는 상반되는 특성이기 때문에 양립성은 풀어야 할 과제임.

○ 이에 더하여, 고신뢰성, 긴 수명, 저비용, 생산성, 리사이클성이나 장기간에 걸쳐 안정성을 제공하기 위한 기술연구가 진행되고 있음. 대표적인 금속계 구조재료는 철강 재료임. 철강은 원료자원이 충분하여 비교적 저가로 제조할 수 있는 점, 상변태나 첨가원소의 활용에서 폭 넓은 강도 수준이 얻어지는 점, 리사이클이 용이한 점에서 오랫동안 우리들의 생활에서 뺄 수 없는 재료로써 사용되어 옴.

○ 국내 금속산업은 정부의 집중적인 육성정책과 자동차, 조선 등 수요산업의 안정적 성장에 힘입어 1970년대 이후 세계 최고 수준의 경쟁력을 유지하고 있음. 철강 등 금속분야는 한국 경제ㆍ산업계에서 중요한 위상을 점유하고 있는 분야로 손꼽힘. 하지만 경쟁 상대국인 중국과 일본에 비해 잠재경쟁력의 저하가 우려되는 실정이며, 경쟁심화에 따른 공급설비의 과잉으로 금속소재 산업계는 생존을 위한 치열한 경쟁이 불가피한 상황으로 경쟁력 강화가 그 어느 때보다 요구되고 있음.

- 특히, 금속소재는 전체 산업용 기초소재의 60% 이상을 담당하고 있는 핵심 기반소재로서, 인프라 산업(교량, 항만, 건축, 발전 등), 기간산업(화학, 기계, 자동차, 플랜트 조선 등)에 널리 활용되고 있을 뿐만 아니라, 자동차, 로봇, IT산업 등 신성장동력 산업의 핵심기반소재로서 활용범위가 포괄적임.

- 산업통상자원부에서는 중요 금속소재를 희소금속으로 지정하여 국가적으로 비축관리 시스템을 구축하고 있으며, 생산, 수출, 수입을 철저히 관리하고 있음.

○ 중국도 세계 경제 대국으로의 부상 및 제조기술 패권화에 대응하고 세계시장 통합, 글로벌 교류 확대, 무역장벽의 강화 등 글로벌 트렌드에 따른 금속소재 분야의 고부가가치화 전략이 필요한 상황임.

○ 일본은 동일본대지진을 전환점으로 자연재해에 대한 사회 인프라의 안전성이나 발전플랜트, 운송기의 에너지효율의 향상, 자원절약ㆍ저환경부담에 의한 지속성의 부담이 강하게 요구되어오고 있음. 또한, 경제적으로 금속계 구조재료는 매우 중요한 역할을 수행하고 있음. 철강 등의 소재나 이것을 사용한 자동차 등의 기계제품 수출은 수출총액의 80% 이상을 점하고 있음. 이후에도 높은 경쟁력을 유지ㆍ향상시키기 위해 고부가가치재료를 만들어내는 기술력이 필요함.

○ 이러한 각국의 사회과제에 대응하기 위해 구조재료의 더 높은 성능 향상이 불가결하여 연구개발에 관한 여러 정책이 진행 중에 있음.

- 산업통상자원부는 2025년 까지 글로벌 시장을 선점할 ‘시장선도형 200대 소재부품 기술개발 과제’의 발표와 함께 기술개발에 특화된 장기 실천 계획을 제시함. 또한 2021년 까지 세계 5대 타이타늄 산업 강국이 되도록 포스코, 두산중공업 등의 기업과 함께 금속산업을 집중 육성할 예정임.

- 미국에서는 2014년부터 Manufacturing USA 라 불리는 선진프로세스연구개발이 National Institute of Standards and Technology(NIST)에 headquarter를 두고 진행하고 있음. National Nanotechnology Initiative나 Materials Genome Initiative와 병행하여 진행하고 있는 중요 시책으로 자리매김하여 Additive Manufacturing 등을 추진 중에 있음. 또한, 자동차 관련으로는 FORD, FCA, GM이 참여하여 추진하는 UNITED STATES COUNCIL FOR AUTOMOTIVE RESEARCH LLC (USCAR)에서 USAMP라고 불리는 재료개발프로젝트가 추진 중에 있음. 3대 자동차메이커가 협의회를 조직하여 DOE가 일부 지원하여 진행하고 있음.

- 유럽에서도 자동차 관련 과제의 프로그램이 눈에 띔. European Council for Automotive R&D(EUCAR)는 14개사가 가맹하여 협력관계에서 진행되고 있는 것이 Enhanced Lightweight Design(ENLIGHT)라고 하는 재료개발 프로젝트임.

- 유럽ㆍ미국은 멀티머터리얼화를 중점적으로 진행하고 있음. 미국에서는 High Value Manufacturing Catapult에서 미국 내 7개의 센터를 제휴시켜 주조, 접합 등의 프로세스 개발을 하고 있음.

- 일본에서는 금속계 구조재료에 관한 주된 프로그램ㆍ프로젝트로서 차세대 금속구조재료의 개발에 신항로를 개척하는 JST산학공창기초기반연구 ‘혁신적 구조용 금속재료창제를 목표로 한 헤테로구조제어를 기반으로 한 신지도원리의 구축’(2010년~), 주로 발전ㆍ운송기용 증기ㆍ가스터빈 등을 위한 내열재료ㆍ코팅기술개발을 추진하는 JST 첨단적 저탄소화 기술개발(ALCA) ‘내열재료ㆍ철강리사이클고성능재료’(2010년~), 구조재료에 관해 거점형 희소원소를 사용하지 않는 재료개발을 목표로 하는 문부과학성 ‘원소전략프로젝트(연구거점형성형) (2010년~)가 있음.

 

출처 : http://www.irsglobal.com/shop_goods/goods_view.htm?category=04000000&goods_idx=81873&goods_bu_id=

 

 

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