저價·대량생산 분말공정, 주·단조 기술 대체 한다
■ 미국
◇ 주요 정책 및 연구개발 프로그램
미국 분말산업의 가장 큰 특징은 다른 나라에 비해 자동차산업의 영향을 크게 받는다는 것이다. 이는 미국 분말산업 제품의 70% 이상이 자동차부품이고 자동차 한 대당 분말제품이 차지하는 비중도 약 18kg 정도로 유럽의 10 kg이나 일본의 9kg에 비해 거의 2배 수준이기 때문이다.
미국의 분말소재 및 부품관련 정책은 미국 분말업체 연합인 미국분말야금협회(MPIF, Metal Powder Industries Federation)를 중심으로 이루어지고 있다. 특히 이 협회에서는 분말관련 정보를 공유·관리하는 시스템을 체계적으로 갖추고 있으며 유럽분말야금협회(EPMA)와 일본분말야금협회(JPMA)와의 유기적인 정보교류 및 협력으로 전 세계 분말산업을 선도하고 있다.
한편 미국은 에너지부(DOE, Department of Energy)를 중심으로 고효율 자동차 분말소재 및 부품에 대한 연구 프로그램을 추진하여 미국 자동차 업체·분말업체·연구소(학교)간의 컨소시엄을 통한 기술개발을 추진하고 있다.
■ 유럽
◇ 주요 정책 및 연구개발 프로그램
유럽의 분말산업도 미국과 비슷하게 자동차시장의 증가와 함께 발전하고 있다. 현재 유럽의 자동차는 미국의 자동차와는 달리 중소형 위주의 자동차이며 자동기어보다는 수동기어를 선호하고 있기 때문에 자동차 1대당 사용되는 분말부품의 양은 현재 10kg정도에 머무르고 있다. 그러나 유럽의 자동차에는 디젤엔진이 점점 광범위하게 적용되고 있는 추세인데 디젤엔진이 일반 휘발유엔진 보다 분말야금 부품이 많이 장착되기 때문에 분말제품의 수요량은 점차 증가할 것으로 예상된다.
유럽의 분말소재 정책은 미국과 유사하게 유럽분말관련 회사 및 단체로 구성된 유럽분말야금협회(EPMA, Europe Powder Metallurgy Association)를 중심으로 이루어지고 있으며, 분말소재 연구는 EU 공동연구자금을 통해 진행되고 있다. 대표적인 예로 분말소재 및 부품 정보를 공동으로 공유하고 관련 데이타를 표준화하기 위한 연구로 ‘PM RADNET’을 수행하고 있으며 관련 참여 회사 및 연구기관은 아래 표와 같다.
■ 일본
◇ 주요 정책 및 연구개발 프로그램
그동안 일본의 분말산업은 아시아 분말산업을 주도하여 왔다. 특히 한국의 자동차 부품관련 분말소재 및 부품산업은 대부분 일본의 기술도입으로 시작되었으며 현재에도 국내 분말소결관련 주요기업들은 일본의 관련업체와 기술적 혹은 자본적 제휴를 하고 있다.
일본의 분말관련 정책은 앞서 미국·유럽의 경우와 같이 일본분말야금협회(JPMA, Japan Powder Metallurgy Association)를 중심으로 수립된다. JPMA는 학술적인 면을 담당하는 일본 분말 및 분말야금학회(JSPPM, Japan Society of Powder and Powder Metallurgy)와 함께 분말관련 주요 정책을 세우고, 정부에 정책을 건의하며 관련 연구 프로그램을 개발한다. 특히 정부 산하연구기관인 NIMS 및 AIST를 중심으로 동북대학교 등과 함께 신분말소재 개발을 위한 다양한 연구 프로그램을 수행하고 있다.
금속 원료분말 국내 생산기반 확보 시급
고강도·다기능·고정밀 위한 신공정 필요
■ 한국
◇ 주요 정책 및 연구개발 프로그램
국내에서는 분말산업 관련 정보를 공유하고 국가정책을 제안하기 위한 미국 MPIF와 같은 기관이 없으며, 주요정책은 재료연구소와 한국생산기술연구원 등 분말관련 연구를 수행하고 있는 전문 연구기관에서 제안하여 국가 연구개발 정책에 반영하고 있다.
또한 국내 분말관련 회사의 대부분은 종업원 100인 이하의 중소기업이기 때문에 중소기업이 개별적으로 자체 연구개발 프로그램을 진행하거나 중소기업청 등의 지원을 받아 단기적인 개발 프로그램을 수행하고 있는 실정이다.
정부가 지원하는 연구개발 프로그램으로는 기초소재원천기술개발사업, 산업원천기술개발사업, 부품소재 및 지역혁신사업 등이 있으며 주로 관련 연구소 및 기업이 컨소시엄에 참여하고 있다.
◇ 기술수준격차
분말소재부품의 원소재는 일부 비철분말을 제외하고는 전량 수입에 의존하고 있으며, 국내 관련기술을 보유하고 있지 않아 매우 취약한 기술수준을 가진다. 분말제조기술을 제외한 국내 기술수준은 선진국과 비교하여 약 80% 수준이며, 특히 분말소결기술 등 전통적인 기술은 선진기술 수준에 약 90% 정도 근접하고 있다.
■국내외 주요 기업의 생산활동
최근 국내 자동차 업체들의 세계 자동차 시장 점유율 향상에 힘입어 이와 관련된 분말업체의 생산량도 크게 증가하고 있다. 특히 자동차 연간 생산량이 증가하면서 기존 주단조 공정을 적용한 부품의 대량생산은 한계성을 가짐에 따라 저가격 대량생산이 가능한 분말공정을 적용하려는 노력이 활발히 진행되고 있다.
이에 따라 주·단조품을 대체하기 위해 기존보다 고강도·고밀도의 분말소재 및 부품에 대한 요구가 급증하고 있고 이에 대응하기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
■ 시장규모 및 전망
전세계 자동차 분말소재 및 부품시장 규모는 매년 3~5% 이상 성장하고 있다. 2008년 금융위기 이후 미국 자동차 시장의 침체와 함께 미국의 분말관련 소재 및 부품의 성장률은 정체되어 있는 반면 아시아 시장은 한국의 지속적인 성장과 함께 중국·인도 등 신흥공업국의 시장이 급격하게 성장하고 있다. 특히 중국의 경우 2009년 시장규모는 2001년 대비 300% 이상의 성장을 보이고 있다.
한국의 경우 2008년 국내 자동차 수요 및 국외 수출의 저조로 분말소재 및 부품관련 시장 규모는 감소하였지만 2009년부터는 회복되기 시작하였으며 향후 지속적으로 증가할 것으로 전망된다. 미국·일본 등에서도 금융위기가 점차로 극복되고 있고 자동차 시장이 회복되면서 시장규모도 증가할 것으로 전망된다.
■ 연구개발 과제 E효율화, Al·Mg·Ti소재 기술개발 시급
◇ 금속원료분말소재 제조기술 개발
자동차 분말부품은 원료분말→정밀성형→소결→후처리의 일반적인 분말공정에 의해 제조된다. 이에 필요한 원소재 분말인 철 및 비철 분말은 일부를 제외하고는 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 향후 자동차 및 전자산업의 국내 생산기반이 증대됨에 따라 관련 분말산업의 발전이 급속화되고, 이에 필요한 원소재 분말의 사용량 또한 크게 증가하게 될 전망이다. 따라서 국내 분말산업계의 안정된 원소재 공급과 국제 경쟁력 향상을 위해 금속 원료분말의 국내 생산기반 확보가 시급하다.
◇ 고밀도 정밀형상 분말부품 제조 기술 개발
분말소결 부품기술은 지금까지 상대적으로 저가격의 장점을 내세워 가공·캐스팅·단조 등의 공정을 이용한 부품을 대체하는 기술개발에 주력하여 왔다. 그러나 자동차 부품의 고강도화·다기능화·정밀화 추세에 따라 분말부품도 이러한 요구를 충족할 수 있는 획기적인 신공정을 개발하여 적용하여야 지속적인 성장을 유지할 수 있다. 따라서 온간성형공정, 소결경화공정 및 분말사출성형 혹은 신접합공정에 의한 3차원 부품제조 등 다양한 신 분말공정의 개발이 요구된다.
◇ 친환경 고효율 신분말소재 개발
최근 에너지 자원의 고갈과 환경오염 등에 의한 지구온난화 문제가 주요 이슈로 부각됨에 따라 수송기기, 특히 자동차의 경량화 요구, 배기가스의 입자제어 등에 지속적인 관심과 연구개발이 요구된다.
에너지 고효율화를 위해서는 철계부품 위주에서 알루미늄·마그네슘·티타늄 등 비철분말소재를 이용한 저가격 자동차 부품제조기술이 지속적으로 개발되어야 한다. 이와 함께 배기가스의 미세입자제어, 신촉매 기술 등 환경오염을 최소화하기 위한 연구개발도 진행되어야 한다.
지속적 기술개발·표준화·품질평가 절실
■ 제언
◇ 분말소재관련 국내 인프라 구축
현재 국내 분말산업은 소규모의 중소기업을 위주로 구성돼 있기 때문에 거의 모든 산업 인프라가 매우 취약한 형편이다. 최근 정부의 부품소재 산업에 대한 적극적인 지원 움직임이 나타나고 있고 기술 표준화에 대한 움직임도 있지만 아직 현실적 대책은 미비하다.
또한 미국을 중심으로 부품산업 대기업의 세계화가 이뤄지며 중국의 관련업체들이 급격하게 성장하는 상황에서 적극적인 정부의 역할이나 중재가 없이는 향후 국내 중소 분말관련 업체들은 큰 어려움에 봉착할 것이다. 이러한 국내 분말산업의 전반적인 위기상황을 극복하기 위해서는 분산돼 있는 업체 간 정보를 통합관리하며 지속적인 기술개발, 표준화, 품질평가 등을 수행할 수 있는 시스템의 확보가 절실히 필요하다.
◇ 장기간의 연구개발 투자를 통한 원천기술확보
국내 분말관련업체는 원료분말을 수입에 의존하고 있어 신기술 개발에 한걸음 늦은 경향이 있다. 또한 분말산업의 대부분이 중소기업 위주이기 때문에 기업체들은 대부분은 단기간 요구되는 제품개발 및 품질개선에 주력하고 있으며 새로운 분말기술의 일본 의존도는 매우 높다.
선진국의 경우 분말제조업체, 부품업체, 분말부품 사용업체가 서로 구분돼 있기 때문에 각각의 고유기술을 보유하고 있고 보유기술의 국내기술 이전은 불가능한 실정이다. 따라서 현재의 국내 분말산업계가 중점으로 추진하고 있는 기존 소재의 개선 및 개량보다는 신물질 및 신공정에 대한 원천기술을 확보하는 고유기술을 개발하여 신시장을 선점하는 전략이 필요하다.