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  • 기사등록 2021-01-12 16:51:38
  • 수정 2021-01-12 16:51:58
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세계 ‘소재 전쟁’ 승리, 마그네슘 신소재 확보 달렸다



지난해 일본의 무역 규제조치로 한일간의 소재전쟁이 시작되면서 많은 국민들이 소재기술의 중요성을 인식하는 계기가 되었다. 그러나 우리는 이미 수천년의 역사를 통해 소재기술이 전쟁의 승패를 좌우해 왔고 새로운 문화를 창출한다는 사실을 반복해서 확인해 왔다.


약 100여년전 실용화가 시작된 플라스틱이나 알루미늄의 생산량은 단 50년만에 수천년의 역사를 가진 동합금의 생산량을 넘어서는 놀라운 성장이 있었으며, 이제는 이들 소재가 우리 가정을, 사무실을 그리고 거리를 어떻게 변화시켰는지 쉽게 알 수 있다. 그렇다면, 50년 후 시장을 지배할 소재는 어떤 소재일까? 알루미늄이 경량성과 내부식성으로 다른 금속재료를 압도했고, 플라스틱이 탁월한 가공성으로 새로운 세상을 열었듯이 어떤 특성의 소재가 시장을 지배할 것인가를 예측하고 선투자하는 것이 소재전쟁에서 승리하는 길이다.


전기차/수소차, 하이퍼루프, 퍼스널 모빌리티, 플라잉카 등 미래형 모빌리티가 일상화될 시점에 우리가 필요로 하는 소재는 기능적인 성능과 감성적 매력을 겸비해야 하지 않을까 한다. 기능적 관점에서는 모빌리티 기기의 특성상 경량화가 최대의 숙제로 남아 마그네슘 소재가 강력한 후보임에는 틀림이 없으며, 감성적 관점에서는 소재의 칼라와 질감 등을 만족시키는 감성표면기술의 구현이 핵심이라 할 수 있다.


마그네슘은 구조용 금속재료중 최고로 가벼운 소재이다. 밀도가 1.74g/cm3로 가벼우며, 합금화 정도에 따라 물에 뜰 정도(Mg-Li계)로 가벼운 금속소재인 마그네슘은 매력적인 금속임에 틀림이 없다. 경량의 특성 외에도 방열특성, 제진특성 등이 있지만 가볍다는 장점은 미래 모빌리티 시장에서 가장 주목받을 수밖에 없는 특성이며, 기동성이나 가속성이 제품의 성능을 대표하는 모빌리티 기기에는 경량화 정도가 경쟁력의 척도가 된다.


자동차에 본격적으로 사용된지 약 20년된 마그네슘 합금은 소재분야의 선진국인 독일, 일본뿐 아니라 중국에서 특별히 전략적으로 집중 투자하고 있는 소재이다. 이는 전기차 산업을 육성하고 있는 중국이 마그네슘 소재를 미래형 자동차용 소재로서 높게 평가하기 때문이다. 더불어 세계 최대의 마그네슘 원광석에서부터 압도적으로 독점적 생산을 하고 있는 마그네슘의 원소재까지, 중국은 마그네슘 소재산업의 supply chain을 완성할 수 있는 가장 완벽한 후방산업을 보유하고 있기 때문이다.



미래형 모빌리티 확대, 고부가 신합금·중간재·부품 집중해야

수요기업 협력 필수, 순천 마그네슘 전문 클러스터 역할 기대



우리나라가 마그네슘 소재산업에서 우위를 확보하거나 시장을 선점하기 위해서는 어떤 전략으로 접근해야 하는 것일까? 중국의 풍부한 자원을 활용하는 원광석이나 독점적인 제련산업 분야는 경쟁력 측면에서 제외한다면, 부가가치가 큰 신합금, 중간재, 부품산업으로의 집중적인 투자가 효율성과 경제성인 측면에서 당연한 결과이다. 마그네슘 원광석의 톤당 가격이 수십달러이고, 이를 일차 가공한 내화물(MgO)의 가격이 톤당 수백달러, 그리고 이들 산화물을 환원시킨(제련공정) 순마그네슘의 가격이 수천달러인 반면, 신합금, 중간재나 부품의 가격은 기술력에 따라 수만달러를 넘을 수 있기에 우리가 전주기의 supply chain을 완성하기 어렵다면 보다 전략적으로 접근해야 할 부분은 분명해진다.


다행히도 정부는 10여년전부터 마그네슘 소재산업의 중요성을 인식하고 WPM사업을 포함 마그네슘 신소재기술의 개발에 많은 노력을 기울여 왔으며, 난연성 고내식합금 등의 소재기술과 광폭 판재의 제조 공정기술은 세계 최고의 기술로 평가받으면서 자동차, 고속철, 항공기 및 IT분야의 수요기업과 실용화 및 양산적용을 위한 노력을 진행하고 있다.


2020년 시작된 소재부품기술개발사업은 총괄과제 ‘차세대 수송기기의 경량화를 위한 구조용 마그네슘 소재 및 부품 제조기술 개발’내에 주조재와 압출재 부품을 타켓으로 한 ‘주/단조용 고인성 마그네슘과 고속 압출용 고내식 마그네슘 소재개발 및 부품화 기술개발’ 과제와 판재부품을 목표로 한 ‘고내식·고성형 마그네슘 판재 및 저비용 제조기술 개발’ 과제로 구성되어 있으며, 소재·부품 기업과 국내 및 해외의 자동차 수요기업이 공동으로 참여하는 형태로 양산적용에 대한 기대가 어느때보다 크다. 그리고 산업혁신기반구축사업으로 2020년부터 수행중인 ‘수송기기용 마그네슘 소재 실증기반 조성사업’은 마그네슘 테스트베드를 구축하는 인프라 구축사업과 연구개발 완성 단계인 기술에 대해 시제품을 제작 평가하는 사업으로 구성되어 있어 신기술의 실용화에 관심을 가진 다양한 기업이 참여하고 있다.


마그네슘과 같은 첨단 신소재산업은 초기에 시장을 창출하기는 매우 어렵지만 일단 시장을 선점하게 되면 그 효과가 장기간 지속되는 특징이 있다. 그러나 수요기업과의 긴밀한 협력을 통한 시장창출이 필요한 신합금, 중간재 및 부품산업의 경우에는 소재에서부터 최종부품으로 연결되기까지의 다단계의 공정 및 기술연계와 더불어 최종 평가 결과를 피드백하고 반영하기 위한 협력체계가 성패의 핵심적 요인이다.


이와 같은 이슈를 바탕으로 전남 순천시에서는 해룡산단에 마그네슘소재 전문 클러스터를 조성하여 세계적인 소재 및 부품 공급의 허브를 만들고자하는 사업을 대통령 공약사업으로 추진중에 있다. 마그네슘 클러스터에는 마그네슘 관련 소재·부품 전문기업을 집적화 할 뿐 아니라 글로벌 자동차 기업 및 국내 및 해외 연구기관들을 유치하여 기업을 근접 지원함으로써 마그네슘 산업 생태계를 구축하고자 한다.


이는 우리나라가 주도하여 첨단소재인 마그네슘 소재시장을 창출 및 선점하고 기술을 리드하기 위한 기반을 조성하는 사업으로, 소재산업에서 약자였던 대한민국이 한단계 도약하여 소재강국으로 자리잡기 위한 모델을 제시한다는 점에서도 매우 의미있는 일이라 하겠다.

▲ 마그네슘 소재의 특징 비교 및 적용분야

▲ 마그네슘 소재산업 Supply Chain

▲ 마그네슘소재 클러스터의 개념

▲ 마그네슘 소재관련 주요 정부사업


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