소재/부품/장비 2022년 경량부품 제조용 압연, 압출 현황분석

< 목 차 >

1. 개요

2. 산업 및 시장 분석

3. 기술 개발 동향

4. 특허 동향

5. 요소기술 도출

6. 전략제품 기술로드맵

1. 개요 가. 정의 및 필요성 (1) 정의  경량부품은 수송기기(자동차 중심) 분야의 경량화, 고급화 및 고성능화 수요에 대응하기 위해 기존의 부품보다 가볍고 기능이 개선된 부품을 의미하며, 공정기술의 범위는 일반적인 자동차 경량화 방법 중 소재의 경량화를 통해 제작된 부품을 제조 및 생산하기 위해 사용되는 압연 및 압출공정기술로 한정 ▪ 무게가 가벼우면서도 뛰어난 기계적·물리적 특성을 지닌 합성물재 ▪ 소재의 경량화는 기존 철강소재를 경량소재로 대체 또는 부분적으로 결합하는 방식으로 중량절감 효과가 매우 크지만 재료비의 상승 및 공정기술의 개발기간 장기화로 적용에 어려움 있음 ▪ 획기적인 경량화를 추진하기 위해 소재 변경이 불가피하며 초고장력 강판, 알루미늄, 마그네슘, 복합재료(탄소섬유 등) 등의 경량소재의 공정기술 압연 및 압출공정 개발이 활발해질 것으로 판단 압연(Rolling)공정은 금속 재료를 회전하는 롤(Roll) 사이를 통과시켜 그 두께나 부피, 형상 등을 변형시켜 원하는 형상으로 성형하는 소성가공기술 ▪ 본 분석의 압연공정은 판재를 생산하는 압연(Flat Rolling)기술과 원소재에서 경량부품으로 제조하는 롤포밍(Roll forming) 기술을 모두 압연기술로 포함하되, 일반적인 판재 제작을 위한 냉간/열간 압연기술은 원소재 성격이 강해 본 분석에서는 제외함  압출(Extrusion)은 금속 빌렛(Billet)을 금형(Die)내로 통과시켜 봉·파이프·프로파일 형상 등의 단면형상이 일정한 제품을 연속적으로 생산하는 소성가공기술 [ 경량화의 세부 방식 및 각 방식의 특정 ] 구분 의미 장점 단점 사례 구조의 경량화 요구강도에 맞는 최적화 구조를 구현하여 소재 사용을 최소화 •기존 역량 최대화 •개발시간 및 원가상승 최소화 •혁신적 설계변경 한계 •한정적인 적용 범위 •튜브구조, 신구조, 복합결합구조 •최적 용접 설계 •Space Frames 공법의 경량화 기존 소재를 보다 정교하게 가공하여 소재 사용량을 줄일 수 있는 방식 •기존소재 활용 가능 •원가상승 최소화 •대규모 설비투자 필요 •TWB(맞춤형 블랭킹) •하이드로포밍 •핫스템핑 소재의 경량화 기존 철강소재 더 강하게 하거나 경량소재로 대체 혹은 부분적으로 결합 •경량화 효과가 가장 뛰어남 •공법 및 설계 변화로 인한 높은 비용 부담 •강도 등 기계적 성능 저하 위험 •알루미늄, 마그네슘 •고장력 강판 •플라스틱, 탄소섬유, 섬유유리 * 출처: 자동차 경량화 트렌드의 중심이동 소재의 경량화 (삼정KPMG 경제연구원, 2018) 경량부품 제조용 압연/압출7 (2) 필요성  수송기기 에너지 효율성 제고와 환경규제 대응을 위한 경량부품 제조기술 중요성 확대 ▪ 전 세계적으로 자동차는 환경규제에 큰 영향을 받는 가운데, 이러한 사회의 요구에 부응하기 위해 자동차 업계는 연비 효율성 증가나 하이브리드 차량 개발 등에 노력 중 ▪ 자동차 업계는 하이브리드 및 전기차, 수소차와 같은 친환경 차량의 개발과 생산을 대폭 확대해 왔으며, 경량화를 위해 기존 철강소재 대체를 위한 고장력강, 알루미늄, 마그네슘, 복합소재의 부품 적용이 점점 증가 ▪ 항공기의 경우에도 연료 효율 향상을 위해 기존 알루미늄 기체를 탄소섬유 강화 복합재료와 고강도의 티타늄 합금으로 대체 ▪ 고속철도 차량은 철강 비중을 줄이고 고강도 알루미늄 압출재와 판재를 이용한 경량 구조체 사용을 확대, 난연성 마그네슘을 이용한 구조체와 내장재를 중심으로 경량화 연구 진행