다나까 귀금속, 재료 비용 반으로 줄이는 백금 팁 제공

[산업일보]
지금까지 귀금속을 다루면서 불필요하게 사용됐던 백금의 사용량을 획기적으로 줄여주는 기술이 개발됐다.

다나까 귀금속그룹의 제조 사업을 전개하는 다나까 귀금속공업 주식회사가 스파크 플러그의 외측 전극재로서 백금 합금과 니켈을 클래드(이종 금속 접합)한 팁(이하, 본 제품)의 평가샘플 제공을 2015년 1월부터 개시할 예정이라고 다나까 TANAKA 홀딩스 주식회사가 밝혔다. 또한 오는 11월 11일(화)부터 11월 14일(금)까지 독일 뮌헨에서 개최되는 전시회 ‘electronica 2014’에 전시할 예정이다.

자동차 엔진 등에 사용되는 스파크 플러그의 방전부가 되는 전극에는 배터리 수명을 늘리기 위해 백금 합금 팁이 사용된다. 기존 제품은 팁 전체가 백금 합금의 전체 재료였으나, 본 제품은 클래드 기술을 활용함으로써 방전되는 부분에만 백금 합금을 사용하고, 나머지 부분은 전극의 바닥재와 같은 니켈로 구성된다. 이를 통해 기존 제품과 같은 성능을 보유하면서 재료 비용을 최대 50% 절감할 수 있다.

현재의 자동차 개발에서는 이산화탄소 배출 규제 등의 환경 규제에 대응하기 위해 자동차 엔진의 연비 향상이 중요한 과제이며, 가솔린 차량에서도 직분사 터보(과급기) 엔진을 채택하는 일이 일반화되고 있다. 이와 같은 설계 아래에서는 스파크 플러그에 대해 요구 전압이 높아지는 동시에 내구성이 한층 더 요구된다. 일반적으로는 전극 사이즈를 크게 하면 스파크 플러그의 내구성을 향상시킬 수 있지만, 백금 사용량이 늘어나 재료 비용 증가를 초래하게 된다.

이러한 상황 속에서 수명이 긴 스파크 플러그는 외측 전극에 백금 합금 팁을 채택해 전극의 높은 내구성을 확보했다. 백금 합금이 전체인 재료를 전극의 바닥재에 용접하면 접합 계면에 바닥재의 니켈과 백금 합금이 용융된 두꺼운 합금층이 몇 백um에 걸쳐 형성돼 방전되지 않는 용접부에 불필요한 백금이 많이 존재하게 된다.

본 제품은 백금 합금과 니켈이 평평하게 고상 접합된 클래드 팁으로, 접합 신뢰성을 확보하는 데 필요한 20~30마이크로미터의 얇은 확산층이 형성돼 있다. 고객은 본 제품을 외측 전극에 조립할 때, 본 제품의 니켈면과 바닥재를 용접하게 된다. 니켈 간의 용접이므로 방전되지 않는 용접부에 백금은 존재하지 않게 된다.

다나까 귀금속공업은 2010년부터 오사카 대학 머트리얼 생산 과학 전공 후지모토 코조 교수, 후쿠모토 신지 준교수와 공동으로 접합의 프로세스 윈도 및 생산 라인에서의 접합 모니터 인자 등의 접합 조건에 관한 연구를 수행해, 본 접합 방법의 실용성을 확인했다. 또한 본 제품의 변형으로서 테이프 형상으로 클래드재를 제공할 수 있고, 고객의 플러그 설계와 생산 프로세스에 맞춘 제품 형상, 치수에 대응한다.

다나까 귀금속공업은 본 제품에 대해 연간 약 20억 엔의 매출을 목표로 한다.