재료연구소가 자동차 연비 개선의 핵심 소재를 국산화했다.
재료연구소(소장 김해두) 경량금속연구단 타이타늄연구실의 김승언, 나영상, 김성웅 박사팀(이하 김 박사팀)은 자동차의 엔진 출력을 높여주는 부품 ‘터보차저 휠’을 국산화할 수 있는 ‘터보차저용 타이타늄 알루미나이드(TiAl) 소재’를 개발했다고 2일 밝혔다.
터보차저 휠 소재는 기존에 니켈(Ni)계 합금이 주로 사용됐지만 무겁고 작동 시 연료소모가 많은 문제점이 있었다. 이 때문에 상대적으로 가볍고 고온에도 잘 견디는 TiAl 합금이 개발돼 대체 소재로 사용돼왔다.
하지만 외국 업체가 사용하는 TiAl 합금은 구성이 복잡하고 주조 상태에서 상온 연성이 거의 없어 불량률이 높았다. 기존 니켈계 소재 대비 7배 정도로 가격이 비싸 대량 생산은 물론 적용도 어려웠다.
김 박사팀이 개발한 TiAl 합금 소재를 적용하면 수입 부품에 비해 강도가 높고 부식에 잘 견디며, 제조 공정도 효율적으로 터보차저 휠을 생산할 수 있다. 엔진 온도가 900℃ 이상으로 올라가는 가솔린 차량에도 적용 가능하다. 소재 생산 가격이 저렴해 수입 부품 대비 절반 정도로 가격 경쟁력도 높다.
재료연구소와 관련 업계는 기존 외국 자동차 부품 업체가 터보차저 휠 생산에 적용해 온 합금을 대체할 수 있어 비용 절감은 물론이고 세계시장에서 국산 부품 경쟁력을 높이는 데도 기여할 것으로 기대하고 있다.
김 박사팀은 이 소재와 기술을 적용한 터보차저 휠의 양산을 위해 정밀주조업체와 공동으로 시제품을 개발 중이다. 올해 하반기에는 양산화 기술을 확보한다는 계획이다.
김성웅 박사는 “상온 연성을 갖는 TiAl 합금 개발을 통해 자동차 업계의 오랜 숙원인 터보차저 휠의 국산화 길을 열었다”며 “이 기술을 상용화하면 우리나라는 경량 내열 부품소재 분야에서 세계적인 선도그룹이 될 수 있다”고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
