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열처리 추계학술대회로 본열처리산업 동향
 
부품소재의 품질을 완성하는 ‘열처리 산업’
 
황원희기자 | 2010.12.29 | 2010년 12월호
 
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지난 11월 ‘금형소재 및 열처리’를 주제로 2010년도 한국열처리공학회 추계학술발표대회가 안산소재 중소기업진흥공단 중소기업연수원에서 개최되었다. 이날 학술대회에서는 10개의 학술 논문 발표와 33개의 포스터가 발표돼 열처리를 통해 공구강 및 금형의 품질 상승에 기여할 수있는 다양한 기술들이 소개되었다.
환경친화· 에너지 절감형 산업으로 진화하고 있는 ‘열처리 산업’
열처리 기술은 생산 공정의 최종단계로서 제품의 성능과 직결되는 기술이다. 산업의 고도화에 따라 제조현장에서는 제품의 내구성향상의 목적으로서 열처리 기술은 더욱 중요시 되고 있다.
  현재 우리나라의 기계, 금속, 자동차공업 및 전자산업 등은 나날이 성장하고 있다. 이와 같이 산업의 성장에 따라 제품의 요구 정도도 한층 증가하고 있으나 국내의 아직까지 열처리 기술은 매우 낙후되어 대표적인 취약기술의 하나로 지적되고 있는 실정이다.
  일반적으로 열처리 기술은 내마모성, 내식성, 피로강도, 내열성 등의 여러 가지 성질을 향상시키는 데 유효한 수단으 로서 사용되고 있으며 전산업에 걸쳐 사용되는 산업기반기술이다. 국내의 열처리 산업은 하청적인 경향을 띄고 있기 때문에 수익성을 최대 요소로 하고 있어 연구 및 기술개발투자에 대한 위험부담이 커서 능동적으로 대처하지 못하고 있다. 이로 인하여 연구 및 기술개발에 대한 투자는 거의 없는 실정이며 또한 적은 자본을 투자하여 공장설립이 가능하기 때문에 극히 소규모의 공장들이 난립하고 있다.
  이와 같이 열처리 기술은 여러 분야에서 필요로 하는 핵심 기술로서 단순한 기술도입만으로는 결코 국내에 열처리 산업의 기반을 확립시킬 수 없으며 공업의 선진화를 목표로 하기 위해서는 기술자립이 필요하다.
  열처리 기술은 금속소재를 사용하는 자동차, 중장비, 조선, 항공, 산업기계 및 금형산업 등의 경쟁력에 결정적 영향을 미치는 매우 중요한 요소기술이다. 최근 유럽을 비롯한 세계각국에서는 저탄소 규제법안이 다양하게 구축되고 있어 다량의 에너지 소비 및 CO2가스 발생 산업에서는 이들 규제법 안에 능동적으로 대처하고 수출을 확대하기 위해 저탄소녹색 성장산업으로의 전환이 요구되고 있다. 그러나 에너지를 많이 발생시키는 산업임에도 불구하고 상대적으로 열악한 산업 구조를 가지고 있는 열처리산업분야는 가혹한 저비용 고품질화 요구에 따라 경영 악화, 기업 도산 및 난립으로 인한 가격 경쟁이 심화되고 있다. 특히 기업이 영세하며, 전문인력이 부족하고 고가인 R&D 장비를 보유하지 못하는 등 R&D 인프라는 부재이다.
  우리나라의 임가공열처리 업체는 540여 개사로 침탄 및고주파 경화 등 표면경화기술이 대부분을 차지하고 있으며, 최근에는 임가공열처리 업체중 이중 23%가 50억원 이상의 매출 규모를 가지며 점차 대형화되고 있다. 이는 자동차 산업의 성장과 함께 기계류, 금형 등의 산업의 활황분위기와 연계해 열처리 시장규모도 확대되었기 때문이다. 그러나 중소기 업형 산업인 열처리산업은 기술투자여력이 부재해 신기술에 발빠르게 대응하지 못하고 있으며, 기존 기술의 보완 및 개량으로 사업체를 유지하고 있는 것 또한 현실이다.
  반면 독일, 일본 등 선진국의 열처리 산업현황을 보면 생산규모는 적으나 신기술을 적용한 고부가가치 고품질 부품소 재에 채용해 품질경쟁력을 높이고 있으며 중국, 인도 등 신흥 산업국들은 생산규모 및 코스트 면에서 국내 제품과 차이를 벌이고 있다.
국내 열처리 기술 선도하는 한국열처리공학회 학술대회
지난 11월 12일 안산에 위치한 중소기업진흥공단 중소기업연 수원에서 개최된 한국열처리공학회 추계학술발표대회에서는 두산중공업, POSCO특수강 등 열처리 관련 대중소기업을 중심으로 100여명이 참석한 가운데 학술대회가 개최되었다.
  “한국열처리공학회는 1년에 두번 춘계, 추계 학술대회를 개최하고 있다”는 한국열처리공학회 이찬규 회장(창원대학교 교수)는 “지금까지의 학술대회는 주제와 관계없이 열처리 기술 전반에 대해 소개해 왔으나 회원사들의 요청에 따라 지난해 내부회의를 통해 테마를 갖고 주제를 선정해 학술대회를 개최키로 결정하게 되었다”고 말하며 “이번 추계학술대회 부터 처음으로 ‘금형소재 및 열처리’를 주제로 산학연관 전문 가를 초청해 학술발표대회 및 포스터발표를 개최하게 되었다”고 말한다. 한편 2011년 춘계 학술대회 주제는 침탄질화를 테마로 할 예정이다.
  이번 학술대회에서는 특별공로상으로 일본 IS기술연구소 대표 이케나가 마사루씨가 공로패를 수상했다. 이케나가 마사루 대표는 40여년간 한국과의 긴밀한 교류를 통해 일본의 열처리 선진기술을 한국에 전파한 공로를 인정받고 있다.
  한국열처리공학회 김재영 국장은 “저희 학회는 국내외적으로 많은 기관 및 단체와 교류를 맺고 있는데 이중 (사)일본 열처리기술협회는 저희 학회와 인적교류 및 기술교류를 활발하게 진행하고 있다”고 설명하며 “이러한 관계를 돈독하게 해 준 일등공신이 바로 이케나가 마사루 대표”라고 설명한다. 또 김 국장은 “2004년부터 우리 한국열처리공학회의 명예회원으로 활동하고 있는 이케나가 마사루 대표는 2005년 경주에서 개최된 제3회 아시아열처리학회 당시에도 한국과 일본을 오가며 성공적인 개최를 위해 많은 도움을 주었다” 며“2007년 KIMS에서 한국과 일본이 공동으로 개최한 국제열 처리 세미나에서도 일본의 선진열처리 기술을 국내에 전파하 는데 큰 기여를 해 외국인으로는 처음으로 특별공로패를 수여하게 되었다”고 수상배경을 설명하였다.
  열처리 산업은 특성상 영세한 중소기업이 대부분이며 시장여건 역시 규모가 큰 가공업체는 자체 설비 및 공정을 통해 라인업을 하고 있어 시장축소로 인한 동종업계간 경쟁 등이 심화되고 있다. 특히 최근에는 인력수급 부족, 신기술 습득 결여 등으로 인해 열처리 업계들이 이중, 삼중고에 시달리고 있다. 이러한 업계의 어려움을 해결하기 위해서는 협회 및조합 등 협의체에서 다각적인 정책 및 기술, 인력을 지원해야 하지만 애석하게도 열처리협회는 1980년대 없어지고 현재는 학회의 지원에 의존하고 있다.
  “현재 우리나라에는 열처리 기업을 대변할 조합 및 협회가 없다”고 말하는 한국열처리공학회 김재영 국장은 “때문에 열처리 업체들의 위상 고취를 위해 저희 열처리 학회에서 조합 성격의 업무를 다양하게 추진하고 있다”며 “이의 일환으로 학회에서는 기존의 정형화된 학회지가 아니라 논문 이외에 열처리 업계에 도움을 줄 수 있는 기술 소개와 실용성 있는 업체탐방 등을 추가해 기술홍보지를 발행하고 있다”고 밝혔다.
  “최근 지식경제부 및 각 정부기관에서 뿌리산업의 중요성을 인식하고 관련 지원정책을 쏟아내고 있다. 이러한 분위기에 맞춰 우리 한국열처리공학회도 업체들이 발전할 수 있도록 인력 및 기술지원정책을 강화할 예정”이라고 말하는 이찬규 회장은 “특히 열처리는 에너지를 많이 쓰는 분야이므로 저탄소녹색성장을 주도하기 위한 새로운 가치창조에 앞장설 예정”이라며 “국내 자동차 메이커의 수출확대 지속으로 인해 내년에도 열처리업계에 훈풍이 예상되므로 이러한 분위기를 상승시켜 내년에는 고부가가치 선진기술 습득을 확대하기 위해 일본 열처리 산업 시찰 등을 계획하고 있다”고 밝혔다.
2010년 추계학술발표대회 주요 발표논문 및 포스터 요약
두산중공업㈜은 이날 학술발표대회를 통해 금형의 종류와 금형강에 요구되는 성질을 설명하고 이를 기준으로 차별화된 열처리 기술을 적용해야 한다고 발표했다.
  두산중공업 전제영 책임연구원은 “금형의 요구 물성값을 결정하는 열처리 공정중에서 가장 중요한 것이 Quenching 단계”라며 “이재(異材), 경화능과 질량효과, 탈탄층 제거 불충분 등으로 인해 Quenching 경도 분량이 발생하게 된다”고강조하며 “열처리시 온도는 금형의 최종 요구 물성값을 부여 하는 단계로 균열방지를 위한 Tempering은 Quenching후 즉시 실시해야 한다”고 설명한다. 또 전제영 책임연구원은 “금형용 공구강은 2차 Tempering이 필수적이고 3차 이상의 다중 Tempering을 실시하는 경우도 많다”고 설명한다.
  POSCO 특수강은 박순근 부장이 학술발표대회에서 ‘공구강, 금형강 기술개발 동향’에 대해 설명하였다. 박순근 부장은 발표를 통해 “포스코 특수강은 최근 제조 특성 개선을 통해 중요한 공정기술을 개발하게 되었는데 이중 하나가 SKD11의 치수변형에 대한 원인을 규명한 치수 이방성 개선 기술이다. 이 기술은 QT 이후 치수변형을 최소화할 수 있도록 작업조건을 설정하였으며 열처리 이후 치수변형 데이터 정보를 고객사에게 제공하므로서 신뢰감을 줄 수 있었다”고말했다. 또 박 부장은 “이밖에도 플라스틱 금형강의 열간변형 특성 연구를 통해 최적의 단조 작업 온도 구간을 도출하였으 며, 고객사가 요구하는 최적 단조여유 치수를 설정하여 수를 극대화 할 수 있었다”고 설명한다.
  한국열처리공학회 추계학술발표대회에서는 포스터발표를 통해 ‘복합열처리에 의한 금형재료용 주철의 열처리 특성에 관한 연구’에 대한 기술을 발표했다. (재)울산테크노파크, 피앤테크 등은 이 연구를 통해 대형프레스 금형 재료인 주철에 대한 레이저열처리 후 이온질화처리를 통해 복합열처리 공정을 개발하고 그에 대한 열처리 특성을 평가했다. 그 결과 열처리부 표면경도를 측정하자 레이저열처리 후 표면최대경도는 684Hv, 이온질화처리 후 표면최대경도는 953Hv, 복합열 처리 후 표면최대경도는 1094Hv로 나타났다.
  또한 대구기계부품연구원, 창원대학교 등에서 연구한냉·열간 금형강의 손상원인분석 포스터발표에서는 손상 냉간 금형강의 분석 결과, 표면의 입계를 따라 형성된 산화와 미세균열을 따라 사용중의 충격 응력에 의해 균열이 진행, 최종 파단에 이른 것으로 판단된다고 발표했다. 또한 열처리 조건의 검토를 통해 내충격성에 저하를 가져오는 탈탄, 입계산화 등의 결함 억제에 대한 방안 수립이 필요한 것으로 판단된 다고 밝혔다.
  이밖에도 부경대학교에서는 ‘스테인리스강의 내식성에 미치는 저온 플라즈마 질화의 영향’에 대한 연구결과를 발표했다. 이 연구를 통해 부경대학교는 스테인리스강의 표면경도가 질화처리 전 190~240Hvo.1에서 질화처리 후 1000Hv1.0이상의 값을 얻어졌으며, 질화층의 형상도 균일하게 생성되 었다고 밝혔다.
 또 400℃ 이하 저온플라즈마 질화처리조건에서 CrN상이 석출되지 않고 STS 316L 강에서는 팽창 오스테나이트(S상), STS 409L에서는 ε-상, STS 420J2에서 팽창 마르텐사 이트 (αN)상이 석출되었다고 포스터발표를 통해 공개했다.
  이와 함께 부경대학교에서는 저온질화처리의 경우 모든 시편의 내식성은 향상되었으며, 500℃ 질화처리 결과 STS 409L및 STS 420J2은 개선되었지만 많은 크롬질화물 석출로 STS 316L 내식성은 약화되었다는 결과를 내놓기도 했다.

 
TAG :  동향  열처리  열처리산업  추계학술대회
 
 
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