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중소기업 기술로드맵 조회결과

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금속 및 세라믹소재

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고강도 고기능성 마그네슘 합금
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

고강도 고기능성 마그네슘 합금 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 마그네슘(Mg)함유 광물(마그네사이트, 돌로마이트 등) 또는 해수 등을 원료로 순 마그네슘 및 합금 잉곳을 제조하고, 이를 주·단조를 통하여 빌렛, 후판 등 중간재를 제조하며, 최종으로 정밀성형을 위한 주조, 판재성형, 용접, 표면처리 등을 통하여 활용하는 산업
  • 범위 : 산업 단계에 따라 원소재 산업(광물 채취 및 잉곳 제련), 중간재 산업(판재, 빌렛 제조), 소비재 산업(마그네슘 부품(수송기기, 전자기기 등) 제조)로 구분
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
고강도 고기능성 마그네슘 합금 주 조 재 합금첨가원소 - 알루미늄 합금용, 철강 탈황용 마그네슘 소재 기술
다이캐스팅재 - 전자부품, 자동차 부품 등 부품제조 기술
- 다이캐스팅 공정 자동화, 진공다이캐스팅, 멀티슬라이드 다이캐스팅 등 신공정 기술
DC 및 연속
주조 빌렛
- DC 주조 및 수평/수직 연속주조 등을 이용하여 압출 및 압연용 빌렛을 제조하는 기술
- 결정립 미세화를 통한 고특성 연속주조재 제조 기술
가 공 재 압출재 - 직접압출, 간접압출, 정수압압출 등을 이용하여 봉재, 형재, 관재 등을 생산하는 기술
- 압출재의 후가공 및 열처리 공정 기술
압연 판재 - DC주조 빌렛을 열간압연하여 판재 제조
- Twin-roll 및 Twin-belt 박판주조 등의 공정으로 압연용 판재를 제조하는 기술
- 집합조직 제어 등을 통한 성형성이 우수한 판재 제조 기술
단조재 - 프리폼이나 봉을 이용한 부품 열간 성형 기술
- 주단조를 위한 고효율 단조 및 단조용 소재 개발 기술

[ 공급망 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점세부기술
고강도
고기능성
마그네슘 합금
제련 기술 - 열환원법, 용융염 전해 등 원광석으로부터 순 마그네슘 환원기술, 합금화 기술
주조 기술 - 다이캐스팅 기술, 중력/사형주조 기술, 정밀주조기술, 반응고주조기술
소성가공 기술 - 슬라브 또는 연속주조에 의한 압연 판재 제조, 빌렛을 이용한 봉, 파이프 등 압출재 제조, 단조 공정을 통한 제품 열간 성형, 프레스 판재 성형 기술
열처리 및 표면처리 기술 - 열처리기술, 화성처리, 아노다이징 처리, PEO 등 내식성 향상을 위한 표면처리 기술
재활용 기술 - 스크랩을 재활용해 및 불순물 제거, 고순도화 기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

- 마그네슘 세계시장은 향후 5년간 2.5배 증가할 전망으로, 마그네슘 잉곳 제련 산업은 중국이 전 세계 약 80%이상을 장악하고 있으며, 향후에도 지속적인 우위를 차지할 것으로 예상
- 마그네슘 자동차 부품 산업은 미국의 CAFE, 유럽의 Euro-6등 신 연비규정의 강화로 지속 성장할 전망
- 최근 기술발전에 힘입어 일반 산업분야, 자동차, 소비재, 의료, 항공 등 다양한 응용 확대가 기대되어 급속한 시장 확대 전망

[ 마그네슘 세계 생산량 ]

(단위 : 만 톤, %)

마그네슘 세계 생산량
'16'17'18'19'20'21CAGR
173 208 250 300 361 434 20.2

* 자료: Huidian Research, Research and Forecast of Magnesium & magnesium Alloy Market in China,2014-2018

[ 고강도 고기능성 마그네슘의 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

고강도 고기능성 마그네슘의 세계 시장규모 및 전망
'16'17'18'19'20'21CAGR
22,290 24,709 26,456 28,327 30,329 32,482 7.1

* 마그네슘 잉곳 기준, 소재 USGS Mineral Yearbook, 한국마그네슘기술연구조합 통계자료를 바탕으로 산정(마그네슘 합금 가격 4,000원/kg 적용)

* 출처: : US Gelogical Survey, USGS Mineral Yearbook, 2009-2014

[ 고강도 고기능성 마그네슘의 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

고강도 고기능성 마그네슘의 국내 시장규모 및 전망
'16'17'18'19'20'21CAGR
6,710 6,970 7,220 7,480 7,840 8,154 4.0

* 자료: 한국마그네슘기술연구조합 분석 자료

4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 해외업체동향
- 독일 등 선진 각국에서도 항공기, 미사일, 특수방산 분야 등에 적용할 목적으로 250∼300℃에서도 사용 가능한, 고온강도와 내식이 우수한 마그네슘 합금 개발에 대한 연구를 활발히 진행
- 자동차 경량화 및 철도차량 고속화에 따라 주요 선진국 주도로 마그네슘 함금을 수송기기 부품에 확대 적용
- 고강도 고기능성 마그네슘 합금 소재 개발
- 사형주조를 이용한 열 처리형 합금은 알루미늄과 마찬가지로 T6 열처리를 통해 마그네슘기지 내에 미세한 제 2상을 석출시킴으로써 고온강도 및 내크리프 특성을 향상시키는 합금이며, Ag, Th, Y, Nd 등의 합금원소를 첨가하여 새로운 합금을 개발 중
- 급랭응고 기술을 이용하여 마그네슘 합금의 강도를 향상시키고자 하는 연구가 활발히 진행
- 마그네슘 압연재를 사용한 활발한 부품사업 전개
- 고온에서 사용되는 다이캐스팅용 마그네슘 내열합금 개발
- 마그네슘합금 빌렛 제조에 적용되는 기술은 DC Casting 기술

(2) 국내업체동향- 국내 중소기업 고강도 고기능성 마그네슘 합금 관련업체는 다이캐스팅 주조업체가 대부분을 차지하고, 소수의 재생처리업체들로 구성되었으며, 마그네슘 다이캐스팅 주조부품의 적용분야 확대 잠재력 미약
- 포스코는 순천 마그네슘 판재 공장을 가동하며, 사용처가 증가
- KMI는 Fluxless 정제기술을 적용하여 재생금속 생산 및 주조용 난연성 마그네슘 합금을 양산함
- 한신은 수직연속주조공정을 이용하여 다양한 조성의 빌렛 연속 제조
- 한국재료연구소에서는 Ca, Y 등의 합금 원소를 이용한 고내식 난연성 마그네슘 합금 개발
- 금오EMS, (주)대동, (주)NSC, (주)디엠씨, 일우정밀 등의 기업들은 현재 자동차부품 생산 위주
- 포항산업과학연구원은 수평식 쌀록박판 주조 장치를 이용하여 저 합금계 마그네슘 광폭 판재 연속 제조 기술 개발
- 동양강철은 재료연구소와 공동으로 대형가전기기용 프레임에 마그네슘합금 압출재 적용기술 개발

5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 고강도 고기능성 마그네슘 합금 분야 핵심요소기술 ]

고강도 고기능성 마그네슘 합금 분야 핵심요소기술
분류핵심 요소기술개요
마그네슘 합금
처리기술
마그네슘 용탕 청정화 기술 마그네슘 용탕의 불순물 및 비금속 개재물, 혼입물 등의 용탕 오염원을 물리적인 방법 및 환경친화적인 화학적 방법으로 제거하는 기술
고내식성 마그네슘 합금의 표면처리 기술 마그네슘 제품의 내식성 향상 및 표면품질 개선을 위한 고품질의 표면처리 기술 및 대형제품에 대한 표면처리 신뢰성 확보 기술
고내식성 마그네슘 합금의 표면처리 기술 신합금 소재 및 부품의 표면처리 후 저비용 고품위의 전착도장 기술 개발 및 신뢰성 평가 기술
마그네슘 합금 물성 향상 기술 압출성이 우수한 고강도 난연성 마그네슘 합금 가공용 마그네슘 합금의 난연화, 고강도화, 고속압출 및 압출가공성 향상을 위해 첨가원소 영향 및 조직제어를 기반으로 한 신합금 개발
생분해성 의료용 마그네슘 부품 개발 기술 생체분해형 마그네슘 임플란트의 요구특성을 유지하기 위한 합금설계 및 표면처리 등을 통한 부식속도 제어 기술
마그네슘 합금의 결정립 미세화 기술 주조재의 기계적 강도 향상 및 주조 결함제어, 중간재의 가공특성 향상을 위한 결정립 미세화 기술 및 실용화 기술 개발
마그네슘 합금
소재화 기술
마그네슘 폐 부품으로부터 고품위 마그네슘 소재 회수 마그네슘 폐부품 및 슬러즈, 드로스 등의 저품위 스크랩으로부터 고품의 마그네슘 소재를 회수하기 위한 타 소재와의 분리 기술, 표면처리층 제거 기술, 유해원소 제어 기술
주단조용 마그네슘 소재 개발 마그네슘 단조 부품의 기계적 특성 및 단조성 향상을 위한 저온 주단조용 마그네슘 합금 개발 및 단조용 중간재의 결정립 미세화 기술