▲ 동아특수금속이 플라즈마 아크 용해로(사진 뒤)로 제조한 Ti Gr.7 잉곳(D230mm, L 2,200mm)

고부가 특수금속 리사이클링(recycling) 전문기업 ㈜동아특수금속(대표 노윤경)이 국내 최초로 스크랩을 활용해 타이타늄 Grade 7 잉곳을 양산하는데 성공했다. 이 제품은 고순도 화학공정장비에 주로 사용되는 핵심소재여서 수입 대체와 함께 관련 산업 경쟁력 강화에 기여할 전망이다.

동아특수금속은 팔라듐이 첨가된 스크랩을 자사의 플라즈마 아크 멜팅(PAM) 공정에 투입해 타이타늄 Grade 7(이하, Ti Gr.7) 잉곳을 양산했다고 9일 밝혔다. 이번에 생산된 제품은 미국 소재가공 기업으로 전량 판매된다. 동아특수금속은 해당 기업으로부터 주문을 받아 약 3개월 만에 해당 제품을 연구개발 및 양산에 성공했으며 관련 성분 및 특성도 모두 충족했다.

타이타늄 합금은 대표적인 고융점 합금 금속으로 용해가 어렵고 가공도 쉽지 않아 국산화되지 못하고 해외로부터 수입에 의존해 왔다. 이에 국내 타이타늄 관련 산업은 부가가치가 낮은 단순 가공에서 벗어나지 못하고 있다.

이를 타개하고자 동아특수금속은 고융점 금속을 용해하기 용이한 플라즈마 아크 멜팅(PAM) 공정을 선택하고 기술개발을 추진하고 있다. 세계적으로 타이타늄 잉곳의 75%는 전통적인 진공아크재용해(VAR) 기술로 제조되는데, 제품 고부가화를 위해 새로운 기술에 도전한 것이다.

회사는 관련 장비의 효율성을 높이고자 정련, 제련 및 연속 주조가 동시에 가능한 ISM 장비를 결합해 미국으로부터 기술을 이전 받아 신(新) 장비를 개발하고, 국내 최대 크기인 1톤급 타이타늄 잉곳 생산설비를 구축했다.

이를 기반으로 용해가 어려운 타이타늄 스크랩을 활용해 Ti Gr.7 잉곳을 고품질로 용해하는데 성공했으며 제조단가도 약 20% 이상 절감했다.

뛰어난 내식성을 가진 Ti Gr.7는 반도체 및 디스플레이 제조공정에서 사용되는 고순도 화학공정장비에서의 수요가 점차 증가하고 있어 국내 관련 기업들과의 협업도 기대된다. 일례로 염소 제조공정의 핵심 장비인 습식 염소 냉각기 및 이온교환막 등 염소 제조 장비에는 부식성이 강한 화학물질이 통과·저장되기 때문에 장기간 산성 환경을 견딜 수 있는 Ti Gr.7 소재가 필수다.

이외에도 Ti Gr.7는 원자력 발전소 등 복수기 및 냉각 시스템, 해수담수화 플랜트 증발기 및 열교환기 튜빙 등에 널리 사용된다.

동아특수금속은 정부가 반도체, 배터리, 신재생에너지 등 첨단산업의 비타민으로 불리는 희소금속 공급망 강화를 위해 스크랩 재활용을 통한 자원선순환 생태계 구축에 나서고 있는 것에 발맞춰 PAM 기술을 고도화한다는 계획이다.

동아특수금속 장재이 부사장은 “타이타늄 합금의 경우, 스크랩을 활용하여 용해를 한다는 것이 매우 어려운 일”이라며, “회사는 관련 기술을 고도화하기 위해 미국의 선진 회사들과 지속적으로 논의를 해왔고, 이번에 미국 수출에 성공함에 따라 전량 수입에 의존해야 했던 국내 화학공정장비 관련 기업들도 이제 국내에서 합금 소재를 조달할 수 있을 것”이라고 기대했다.

동아특수금속 노윤경 대표는 “이번 성과는 단순한 제품 개발이 아닌 팔라듐-타이타늄 합금계의 전해화학적 메커니즘에 대한 완전한 이해를 바탕으로 한 기술적 돌파”라며 “향후 다른 합금류 또한 기술개발을 추진해 다양한 타이타늄 합금 생산기술을 확보할 계획”이라고 밝혔다.

한편, 동아특수금속은 모합금 사업도 함께 영위 중에 있다. 합금이 매우 어려운 고융점 금속들을 플라즈마 장비로 용해하여 제공하고 있으며 주로 신 합금을 개발하고 있는 우주항공, 국방산업, 관련 국내 연구기관 및 단체, 대학 등으로부터 의뢰를 받아 수행하고 있다.