다중소재, 수요산업의 까다로운 요구 충족시킨다

[산업일보]
다중소재(Multi-material)는 구조물 단위에서 소재를 특성에 맞게 조합하는 것으로, 소재 단위에서 결합되는 복합소재(Composite Material)와는 구별되는 특성을 갖고 있다.

최근의 다중소재 전략은 체결 과정을 최소화하거나 체결 방식을 다변화해 공정 간소화 및 비용 최소화를 추구하는 방향으로 전개되고 있다.

전통적으로 소재 다중화는 볼트, 리벳 등을 이용한 기계적 체결을 통해 이뤄졌으나, 체결재 무게 및 가공비 증가가 최적화 저해 요인으로 작용한 바 있다. 그러나, 최근 들어서는 열접합 가공, 접착제, 복합소재 스프레이 보강 등 보다 다양한 가공 방식을 활용해 단일 소재에서는 확보할 수 없었던 최적의 성능 조합을 추구하고 있다.

실제로, 역대 최다 소재를 사용하는 아우디 신형 A8 차체는 14가지 체결 방식을 활용한 것으로 알려졌다.

까다로워지는 수요산업의 성능 요구사항을 충족하는 한편, 심화되는 소재 공급경쟁에서 우위를 확보하기 위한 선도기업들의 기술 전략도 점점 더 세밀해지고 있다.

우선, 수요산업 고도화에 따른 소재의 고성능화 요구는 증가하는 반면, 이를 만족시키는 신소재 적용은 소재 가격과 가공 인프라 제약으로 여전히 쉽지 않은 상황이다. 아울러, 신규 공급자 급증에 따라 범용 소재는 물론, 고급재 시장도 수요 시장을 등에 업은 신흥국 중심으로 공급경쟁이 심화되는 추세를 보이고 있다.

가공기술 개선으로 기존의 소재 다중화 제약 요건이 완화되는 한편, 데이터 축적과 컴퓨팅 기술의 발달로 요소별 최적 소재 적용이 가능해지고 있다.

이에, 주요 기업들은 주력 소재 사업을 다변화하거나 이종소재 기업과 기술 협력을 통해 다중소재 역량 확보에 나서고 있다. Alcoa는 설립 이래 한 세기 넘게 유지해왔던 알루미늄 중심 사업에서 탈피, 최근 타이타늄, 니켈 등 소재 영역 확대로 항공엔진 소재의 90%까지 공급이 가능해졌다.

알루미늄 기업 노벨리스는 화학 기업 Henkel과 자동차용 알루미늄 판재접합기술의 공동 개발을 추진 중이며, 아르셀로미탈은 ‘철강+CFRP 다중화’ 기술 개발을 위해 美 고분자 소재 기업인 Diversitak과 기술 협력을 이어가고 있다.

포스코경영연구원의 박수항 연구원은 “주요 제조국의 소재 산업 육성 방향도 최근 ‘수요 기반’과 ‘실용성’을 강조하고 있어 빠르게 적용 가능한 다중소재 확대 노력은 당분간 계속될 전망”이라며, “소재 기업들은 이종 소재 기업, 가공기업들과의 적극적인 전략 제휴 및 공동 기술 개발 등을 통해 핵심 가공 기술, 고부가 솔루션 등 경쟁력 확보를 위해 노력하고 있다”고 말했다.