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초경합금 스크랩(폐금속 조각) 재활용해 0.3㎛급 고품질 분말 개발
 
 
홍진석기자 | 2011.10.28
 
인쇄 | 스크랩
 

최근 희유금속 확보와 원자재 가격 불안정 등으로 자원 재활용이 주목받고 있다. 국내 연구진에 의해 텅스텐, 코발트 등 고가 희유금속이 함유된 초경합금의 스크랩(금속 조각)을 재활용할 수 있는 기술이 개발됐다.        
재료연구소(소장 조경목) 기능재료연구본부 하국현 박사팀은 초경합금 스크랩을 재활용하여 입자 크기가 0.3㎛까지 제어된 품질의 우수한 초경 분말을 개발하는 데 성공, 관련 기술을 (주)위딘(대표이사 권동현)에 이전했다. 
이번 재활용 기술을 적용하면 기존의 초경 분말(0.4㎛~0.5㎛급) 보다 더 미세하게 생산할 수 있다. 현재 초경합금은 전량 수입에 의존하고 있어 개발된 기술이 본격 적용되면 경제적 효과가 매우 클 것으로 기대된다.
국내 초경합금 시장은 약 1조원에 이른다. 초경합금의 주재료인 텅스텐카바이드(WC)를 수입하는 데는 올해만 40,487천불(한화 약 445억)이 소요됐다. 초경합금은 2GPa(기가파스칼) 이상의 고강도 특성을 지녔으며 인성과 내마모성도 뛰어나 금속을 자르거나 깎는 절삭공구의 주재료로 이용되고 있다.  그 외에도 내열공구, 광산용 공구, 장식용 금속 및 비금속 가공 등 주로 고도의 정밀도가 요구되는 산업 분야에서 사용된다.  
 우리나라는 초경합금의 스크랩을 재활용하는 경우가 드물다. 하지만 미국, 유럽 등 선진국에서는 이미 관련 연구를 활발하게 진행해 초경 스크랩 재활용률이 최고 50%에  이른다. 경제적인 이득과 함께 자원 절약까지 1석2조의 효과를 보고 있다.
초경합금은 공구의 제조 공정에서 필연적으로 생산량의 약 2%의 스크랩이 발생하기 때문에 재활용이 반드시 필요하다. 
 하국현 박사는 “국내 초경합금 관련 시장이 1조원이 넘는 상황에서 스크랩을 재활용하지 못하는 것은 자원을 내다버리는 것과 같다. 이는 국가적으로도 매우 큰 손실”이라고 재활용의 필요성을 강조했다. 하 박사는 초경합금의 주성분인 텅스텐이 산화시 3배 이상 팽창한다는 데 착안하여 스크랩을 산화시킨 후 분쇄하여 분말을 만들고, 환원과 침탄(강철에 탄소를 도입)의 과정을 거쳐 미세한 초경 분말을 제조했다.
이번 재활용 기술은 원 소재보다 더 성능이 좋은 초경 분말을 얻을 수 있게 됐다는 점에서 의미가 크다. 먼저 현재 상용화된 초경 분말의 입자 크기가 0.4㎛~0.5㎛급인데 반해 재활용 기술을 적용하면 초경 분말 입자 크기를 0.3㎛까지 제어할 수 있다는 점이다. 또 화학적 처리 과정이 없는 건식 공정을 이용하여 환경 후처리 비용을 제거한 친환경 공정이기도 하다. 
 하 박사는 입자크기의 미세화로 인해 활용 범위가 확대되어 초경공구의 부품소재 뿐만 아니라 내마모 코팅용으로도 사용할 수 있다고 밝혔다.
하국현 박사는 “현재 하루 30Kg, 연간 10톤의 재활용된 복합 초경분말을 생산할 수 있는 준양산설비 개발이 완료되어 상용화를 앞두고 있다”며 “향후 연간 500톤 이상의 안정적인 공급을 위한 연구를 펼칠 계획”이라고 밝혔다.

*기가파스칼 : 1㎡당 1,000톤의 압력을 견딜 수 있는 정도
*인성 : 재료의 질긴 정도
*내마모성 : 마찰에도 닳지 않고 잘 견디는 성질


초경합금 스크랩(폐금속 조각, 왼쪽)에서 초경분말(오른쪽)이 되는 과정(가운데는 산화 단계)
 
 

 
TAG :  스크랩  재료연구소  재활용  초경분말  초경합금  폐금속
 
 
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