연구목표
○ 초경 스크랩을 원료로 한 300nm 나노급 복합 초경 분말 건식 재자원화 및 상용화
기술 개발
- 초기 원료 : 초경 스크랩(P, M, K, V, E재종)
- 초경 분말 입도 : < 400nm(1단계), < 300nm(2단계)
- 초경 스크랩 처리량 : 100kg/day(1단계) 1,000kg/day(2단계)
○ 재자원화 된 초경합금 분말의 응용 및 제품화 기술 개발
- 공구용 소재, 과립 분말 제조 및 적용
- 공구용 벌크소재화 기술개발 :
？경도(HRA)>92.5(1단계), >92.5(2단계)
？파괴인성(TRS(N/㎟))>4,000(1단계), >4,200(2단계)
- 내식/내마모 코팅용 과립분말 제조 및 공정적용 :
？겉보기밀도(g/㎤) > 3.4(1단계), > 3.6(2단계)
연구범위
- 주관기관 :
o 스크랩 전처리 기술 개발
- 초경 스크랩 세척 및 분류 기술 개발
- 초경 스크랩의 전처리 최적화 기술 개발
o 초경 스크랩 산화용 장치 설계 및 제작
- 초경 스크랩 최적 산화 장치 설계
- 산화 장치 가동 및 조건 최적화 기술 개발
o 초경 산화물의 환원/침탄 장치 scale up 장치 최적설계 및
제작/가동
- 초경 산화물의 환원/침탄 공정 설계 기술 개발
- 환원/침탄을 위한 공정 최적화 기술 개발
- 공정 변수 제어를 위한 기술 개발
o 상용화 기초 공정 기술 개발
- 초경 스크랩 재자원화 상용 규모 생산을 위한 공정 설계
- 스크랩 산화, 분쇄, 후처리 공정 기술 설계
- 최적화 장비 설계 및 제작
o 초경 재자원화 소재의 소재화 기술 개발(I) : 고밀도화 기술 개발
- 나노 급 초경 소재를 활용한 소재화 기술 개발
- 성형 및 고밀도화 기술 개발
- 물성 평가 및 결과 feed back
참여기관 1 : 재료연구소
o 초경 스크랩 전처리 및 조성 제어 공정 설계
- 초경 스크랩의 전처리 공정 기술 개발
- 조성 제어를 위한 공정 설계 기술 개발
o 대형 스크랩 처리 공정 기술 개발
- 스크랩 전처리 공정 기술 개발
- 대형 스크랩 처리를 위한 산화 조건 공정별 최적화 기술 개발
o 재종별 스크랩 처리 기술 개발
- P, M 재종의 처리를 위한 공정 설계
- P, M 재종의 전처리 공정 기술 개발
- P, M 재종의 산화 공정 최적화 기술 개발
참여기관 2 : 부경대학교
ㅇ 초경 스크랩 분체 입자제어를 위한 기계적 밀링 공정기술 개발
- 기계적 밀링에 따른 초경 스크랩 분체의 입도분포 변화 검토
- 초경스크랩의 분체화를 위한 최적 기계적 밀링 공정 조건 도출
ㅇ 동시 침탄반응제어를 위한 기계적 밀링 공정기술 개발
- 초경 스크랩 분체 입자크기의 영향규명
- 기계적 혼합 밀링 공정 변수의 영향 규명
참여기관 3 : 성균관대학교
ㅇ 재자원화 된 나노 급 복합 초경 분말을 이용, 고품질의 초경합금 제조를 위한 미세 조직 제어 치밀화 소결공정 기초 test 진행
- 미세조직제어 치밀화 소결공정을 위한 장비 set-up
- 회수된 나노급 복합초경 분말을 이용, 제조된 초경합금의 기본 특성 확인
참여기관 4 : 신화금속
ㅇ 코팅 최적의 조건 기술 개발
- 용사 조건에 따른 경도 측정
- 공정 변수에 따른 코팅층 변화 검토
기대효과
[기술적 측면]
o 선진국들이 점유하고 있는 공업적 규모의 텅스텐 리사이클 기술에 국내의 발달한 친환경 기술, 나노 기술 등을 접목시킨 친환경 재활용 기술의 완성
- 초경 스크랩 재자원화 기술 상용화를 위한 관련 기술의 특허 및 know-how확보
- 친환경, 저비용의 초경 스크랩 회수 공정의 상용화 기술 개발로 선진 외국에 비하여 비교 우위의 기술력과 지적 재산권의 확보가 가능하며, 기술 수출도 가능함.
o 전량 해외로 유출되고 있는 많은 폐 초경 자원을 고부가 가치의 제품으로 재자원화하고, 기초 소재의 중국 의존성을 줄임.
- 폐자원을 이용하여 고부가가치의 초경 분말을 제조함으로써 현재 경쟁이 치열한 초경 공구 시장에서 국산 제품의 경쟁력을 확보할 수 있음.
o 대표적 환경 유해 공정인 내마모 6가 크롬 코팅 층의 대체 기술 개발 가능
- 나노 초경 합금의 HVOF 용사 코팅층으로 대체 가능
- 원가 및 코팅층 물성의 경쟁력 확보로 6가 크롬 도금의 상업적 대체 가능
o 폐 초경을 회수하여 원료 소재를 추출/정제하는 과정만을 반복하는 것이 아니라 재활용 소재의 고부가가치화를 구현 ;
- “부품제조 및 조립기술 기반”의 국내 산업 기반을 “소재부터 부품 및 조립 기술이 이루어진 선진 기술 국가”로 앞장설 수 있는 좋은 기회가 됨.
- 더 나아가 “자원 수입국가에서 고부가가치 자원 수출 국가”로 전환 가능.
[경제적．산업적 측면]
o 초경스크랩 재자원화 기술의 상용화로 국내 초경 스크랩 재자원화 산업의 신규 생성 가능
o 초경 스크랩의 국내 처리 기반확보 및 스크랩 재자원화 기술 상용화 가능.
- 향후 연간 1,000ton규모의 초경 소재 재활용으로 국내 초경 수요의 약 25%정도를 자체 조달 할 수 있음.
o 재자원화된 초경 분말을 사용한 고품위 소재 및 내마모 코팅용 소재 제조 가능
- 300nm급의 초경 분말을 이용한 초경 소재 제조 기술 확보로 고 기능의 초경 공구 응용 확대 가능
- 재자원화 초경 분말의 고성능화로 고부가 가치 제품 적용 생산 가능
- 기존 수입 소재를 국산 재자원화된 분말로 대체 가능함.
o 초경 스크랩으로부터 고품위 초경 분말 및 관련 제품 개발로 2.5∼4배 이상 부가가치 창출 가능
- scrap : 32,000원/kg
→ 80,000*원/kg(분말), 120,000∼180,000*원/kg(소재), 150,000*원/kg(용사 분말)
* : 시장의 평균 구입 가격 기준
o 초경 스크랩의 재자원화 공정 개발로 초경 원료 분말의 수입 대체가 가능
- 국내 초경 스크랩의 약 1,000ton 처리 시 800억 원 이상 수입 대체 및 가치 창출 가능
- 초경 원료 분말의 수입 대체 가능.(40% 재활용 시 연간 2,500억 원)
o 수요가 많은 크롬 도금을 HVOF 용사 공정으로 대체 시
- 대체 가능 크롬 도금 시장 : 국내 : 3,000억원, 세계 : 8조원이상
- 전량 수입에 의존하는 용사용 초경 분말의 수입대체 및 역 수출 효과
[사회적 측면]
o 국내 텅스텐의 자급률을 최소 30%이상 높임으로서 관련 산업의 원료 수급에도 효과가 있으며, 수입하는 텅스텐 원료로부터 처리공정에서 발생하는 온실가스도 줄여 녹색성장에 기여할 것으로 판단됨.
o 산．학．연 연계를 통한 관련 산업의 생성으로 고용 창출 효과
o 재자원화 초경 분말을 사용한 유해한 6가 크롬 대체 소재 상용화
⇒ 친환경 공정 적용으로 2, 3차 환경오염 방지
