[성과교류회] “1,000도 견디는 국산 분말” 한국피아이엠, 터보차저용 내열강 플랫폼 완성

한국피아이엠이 포항공과대학교(포스텍), 나노코리아와 함께 하이브리드 차량 터보차저 등에 쓰이는 1,000도 사용 가능 내열강 분말을 개발하고 본격 사업화에 나섰다고 밝혔다.

금속분말 사출성형(MIM) 전문기업 한국피아이엠은 19일 대구 엑스코에서 열린 ‘철강산업재도약 기술개발사업 성과교류회’에서 ‘가스분사법에 의한 MIM용 1,000도 사용 가능 내열강 분말 및 피드스탁(Feedstock) 개발’ 과제 성과를 공개했다. 터보차저 등 자동차 부품에 쓰일 내열강 분말과 원료, 성형·소결 공정을 한 번에 국산 기술로 구현한 것이다.

이번 과제는 2021년 연구개발을 시작해 정부 출연금 41억 원, 민간부담금을 포함해 총 51억 원 규모로 추진됐다. 한국피아이엠 박순용 부장은 “당시 매출의 90%가 자동차 부품, 그중 75%가 디젤차용 부품일 정도로 편중돼 있었다”며 “디젤차 환경규제와 내연기관 퇴출 논의 속에서 ‘우리 캐시파워를 좀 확보해야겠다는 절실함’으로 가솔린·하이브리드용 내열강 소재 개발에 나섰다”고 설명했다.

하이브리드 엔진 출력을 높여주는 내연기관 부품인 터보차저 주변은 최대 1,000도 안팎까지 올라가, 쇳덩어리라도 버티기 어려운 혹독한 환경이다. 지금까지는 이런 부품에 들어가는 특수 내열강 분말을 해외에 의존해 왔다.

먼저 포스텍은 열역학 계산을 바탕으로 1,000도 이상에서도 강도와 내산화성이 유지되는 신합금을 설계했다. 기존 상용 소재보다 고온 강도와 수명이 크게 개선된 것으로 나타났으며, 내열강 설계 관련 특허 6건과 논문 5편을 확보하는 등 기술 저변을 넓혔다.

나노코리아는 이 합금을 실제 공장에서 쓸 수 있는 미세 금속분말로 만드는 역할을 맡았다. 금속을 녹여 고압 가스로 분사하는 가스분사 공정을 통해 10마이크로미터(㎛)급 구형 내열강 분말을 한 번에 500㎏ 규모로 생산하는 데 성공했다. 국내 최초로 스테인리스 분말을 상업 생산해 온 경험을 바탕으로, 향후 3D프린팅·용사코팅용 분말 시장으로의 확장도 노리고 있다.

한국피아이엠은 개발된 분말로 흐름성이 좋은 피드스탁과 내열강 MIM 공정을 완성해 터보차저용 S-베인, 하이브리드차(HEV) 부품 등을 현재 양산·판매 중이다. 관련 매출은 2022년 6억 원에서 2025년 55억 원(예정)까지 늘어 누적 147억 원 규모를 기록했다고 밝혔다.

회사는 이번 기술을 기반으로 터보차저, 듀얼클러치변속기(DCT), 현대자동차와의 협업을 포함한 미래 자동차 정밀부품 등으로 적용 범위를 넓혀 연간 150억 원 이상 수출을 목표로 하고 있다.

글로벌 터보차저 시장은 2023년 약 170억 달러에서 2033년 250억 달러 수준으로 성장할 것으로 전망된다. 박순용 부장은 “수입 내열강 분말을 대체하는 데 그치지 않고 고기능 금속분말과 MIM 기술을 묶은 ‘플랫폼’을 확보했다”라며 “향후 자동차뿐 아니라 에너지 설비와 3D프린팅 등 고온·고성능이 필요한 산업 전반으로 사업을 넓혀갈 것”이라고 말했다.