▲ 동시 이중주파수 열처리 시험모습.

자동차 변속기(트랜스미션)용 기어를 고속·고효율로 열처리 할 수 있는 유도가열 열처리 장치가 국내 연구진에 의해 개발돼 부품 성능향상에 크게 기여할 전망이다.

한국기계연구원(원장 최태인)은 로봇메카트로닉스연구실 박희창 박사팀이 산업통상자원부의 융복합기술개발사업 지원을 받아 인성중전기(대표 손인철)와 공동으로 ‘동시 이중주파수를 이용한 유도가열방식 기어 열처리 장치’를 개발했다고 21일 밝혔다.

자동차의 변속기에 사용되는 스피드 기어 등 각종 기어의 열처리 공정은 생산공정의 핵심 설비다. 기존 열처리 방식인 가스침탄법은 다량의 에너지가 소모되고, CO₂ 배출이 많은 문제점이 있었다.

또한 저주파와 고주파 공정이 분리된 기존 유도가열 열처리 방식도 공정이 복잡하고 열처리 시간이 길어, 새로운 방식의 유도가열 기술이 요구돼 왔다.

이번에 기계연에서 개발한 동시 이중주파수(Simultaneous Dual Frequency) 방식은 유도가열용 인버터에서 저주파와 고주파를 각각 출력하는 방식이 아니라, 저주파와 고주파가 합성돼 동시에 출력되는 방식이다.

이를 통해 여러 단계의 열처리 공정을 한 단계로 단축시키고, 최소 0.5초에도 열처리할 수 있게 돼 기어의 열변형과 기어 중심이 원 중심에서 벗어나는 것을 최소화하고, 생산성과 품질 향상에 기여할 것으로 기대된다.

특히 이 기술은 자동차용 기어뿐만 아니라 다양한 형상의 스프로켓, 링기어, 중장비, 발전기용 대형 기어의 열처리 또는 특수금속 용융을 위한 용해로에도 적용이 가능해 관련 산업에 파급효과가 매우 클 것으로 예상되고 있다.

연구책임자인 박희창 박사는 “저주파와 고주파를 동시에 출력해 기어처럼 요철이 있는 복잡한 형상의 경우에도 균일한 열처리가 가능하고, 원형 코일을 사용해 기어의 잇수나 크기에 관계없이 고품질로 열처리할 수 있다”며, “친환경적인데다 에너지를 절감할 수 있고, 기존 방식보다 고속 공정이 가능하므로 생산성의 한계를 극복했다는 점에서 그 의의가 크다”고 밝혔다.

공동개발업체인 인성중전기는 내년에 상용화를 완료하고 국내 2,000억원에 달하는 유도가열 열처리 시장과 해외시장 진출에 나설 예정이다.