기계분야 나노기술 응용 가속화

[산업일보]
특허청은 20일, 고성능 기계류 부품용 나노금속분말 특허출원이 1990년도 이후 폭발적인 증가세를 나타내고 있다고 전했다. 특히 고밀도 성형에 관한 특허출원이 나노금속분말 출원의 약 37%를 차지하는 높은 비율을 나타내고 있다고 밝혔다.

나노 금속분말의 경우 강한 반응성의 문제로 나노 세라믹 분말에 비해 상대적으로 연구의 제약이 따랐다. 또한 나노금속분말을 고밀도로 성형해 부품화하는 기술 역시 매우 어려운 기술로 분류됐었다.

이와 같은 기술적 어려움을 극복한 고밀도 나노금속분말 성형체 제조의 최근 기술로는 동적성형법이 알려져 있다. 기존의 정적성형법이 비교적 낮은 압력을 수초에 걸쳐 천천히 분말에 가해 압축하는 반면, 동적성형법은 순간적으로 발생하는 매우 높은 압력(정적성형 압력의 1000배 이상)을 분말에 가해 고밀도의 나노구조 성형체를 얻는 기술이다.

지금까지 국내의 나노금속분말 제조 및 고밀도 성형에 관한 연구는 한국원자력연구소, 한국기계연구원, 한국과학기술연구원 및 서울대, 한양대 등 국공립연구소와 일부 대학에서 주로 수행해 왔다. 앞으로는 이와 같은 연구의 결과가 산업체에 전수돼 구체적인 부품으로 제조되고 실용화돼야 한다는 요구가 증가하고 있다.

대표적인 나노구조 실용화 부품으로는 나노 텅스텐카바이드/코발트(WC/Co)초경 합금으로 이뤄진 고속도 공구용 마이크로 드릴/엔드밀 등이 있다. 특허청은 국내 공구 시장의 약 65%(연간 6천억원)를 차지하는 초경 고속도 공구 분야에 나노금속분말을 적용함으로써 일반 금속분말을 이용한 경우에 비해 약 150%의 경도 및 내마모성 증가와 약 3배 이상의 공구 수명 향상 효과가 나타났다고 밝혔다.

한편, 특허청에 따르면 나노금속분말 및 고밀도 성형기술에 대한 특허출원건수는 1980년대에 5년 평균 2건에 불과했으나 1990년대 들어 5년 평균 증가율은 900% 이상으로 급격히 늘기 시작했다.

이러한 증가세는 2000년대에 들어서도 지속돼 2001년부터 올해 8월말까지의 출원 건수는 1,829건을 기록했다. 이 같은 추이로 볼 때 앞으로 고성능 기계류 부품 소재의 생산에 나노소재의 응용이 가속화될 것이라는 것이 특허청의 전망이다.

<나노금속분말소재 관련 출원건수>




미디어다아라 전은경 기자(miin486@daara.co.kr)