표면마찰 접합기술 선보여… 50% 비용 절감 기대

기존 기술로는 용접이 어려웠던 두께가 얇은 알루미늄 판재 등을 녹이지 않고 고속으로 접합할 수 있는 새로운 접합기술이 개발됐다.

한국기계연구원 부설 재료연구소의 김성준 박사팀은 종전의 용접기술로는 접합하기 어려웠던 두께가 얇은 알루미늄, 마그네슘 등의 경량 금속판재를 녹이지 않고 고체 상태에서 고속으로 접합할 수 있는 '표면마찰접합기술'이라는 새로운 개념의 접합기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

재료연은 표면마찰접합기술은 기존 기술에 비해 공정비용을 최대 50%까지 절감할 수 있다고 설명했다. 이 기술은 접합대상인 금속판재보다 단단한 재질의 공구를 접합 부위에서 고속으로 회전시켜, 이 때 발생하는 마찰열로 금속판재를 접합한다. 이 기술은 현재 상용화된 기술에 비해 2배 이상의 속도로 고속접합이 가능하다.

또한 기존 기술은 접합강도가 원(原)재료의 절반 정도 수준인데 비해, 표면마찰접합기술은 최소 70% 이상의 강도를 보인다고 김성준 박사팀은 전했다.

김 박사팀은 이 기술을 응용해 금속판재, 특히 알루미늄 판재의 성형성을 향상시킬 수 있는 '국부표면개질기술'도 함께 개발했다. 연구팀은 표면마찰접합기술로 접합된 접합부의 특성이 원재료와 다른 점에 착안, 필요한 부분만 가공해 알루미늄 판재의 성형성을 최고 1.5배 정도까지 향상시켰다고 설명했다.

연구팀은 최근 알루미늄 판재를 사용해 실제 자동차 부품을 성형하는 시험까지 마쳤는데, 원재료의 경우 균열과 등의 결함이 발생하는데 비해 국부표면개질처리된 판재는 결함 없이 용이하게 성형할 수 있음을 확인했다고 밝혔다. 이번에 개발된 표면마찰접합기술과 국부표면개질기술은 국내 및 미국· 영국에 특허로 등록됐고, 중국·일본 등에 특허 출원된 상태다.

김성준 박사는 "이번에 개발된 기술들은 공정속도·비용·품질 측면의 경쟁력뿐만 아니라 가스·전기 등 별도의 열원이나 용접봉을 사용하지 않기 때문에 환경친화성이 뛰어나다"며 "향후 자동차·항공우주·철도 등 다양한 산업분야에서 활용될 것"이라고 말했다.

연구팀은 현재까지 축적된 연구 결과를 바탕으로 실제 산업 적용을 통한 상용화를 위해, 기술의 기업 이전과 공동개발을 추진하고 있다.

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