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1 중소 중견기업기술로드맵 Technology Roadmap for SME - 금속소재 -

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3 CONTENTS 전략분야 금속소재 1. 개요 3 2. 국내외정책동향 8 3. 산업이슈및동향 시장동향및전망 기술동향및이슈 중소기업대응전략 중소기업전략제품 31 전략제품 알루미늄경량소재 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 73 수송기기용철강소재 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 121

4 금속플레이크및나노분말 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 158 동및동합금 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 192 고강도 고기능성마그네슘합금 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 236 희소금속소재 1. 개요 산업환경분석 시장환경분석 기술환경분석 중소기업환경 기술로드맵기획 274

5 금속소재 전략분야현황분석

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7 전략분야현황분석 금속소재 1. 개요 가. 정의 금속소재는각종산업의핵심기반소재로금속광석으로부터추출, 제련등의과정을거친원재료를정련, 주조, 성형, 가공등의공정을거쳐제조되는부품화전단계의중간재정의 금속소재는연성과전성을갖고전기전도성을가진물질을총칭하는것으로, 전연성이풍부하여다양한형상으로성형이가능하며소재종류에따라서우수한내식성, 내열성, 광학-열-전자기적특성을나타내는소재로정의 화학성분, 용도, 형태에따라다양하게분류 전연성은금속재료를두들겨서늘이기쉬운정도를보여주는성질 타이타늄, 각종합금등과같이기존금속보다우월한물성을갖는금속소재의재련 가공이가능하게됨에따라활용영역이다양해지고있음 산업이건축, 공업을비롯하여산업전분야에서사용되기때문에기간산업내에서도매우중요한위치를차지하고있음 출처 : KEIT, 소재부품산업산업기술 R&D 전략, 2014 [ 생산단계에서의금속산업의위치 ] 3

8 금속소재 나. 범위및분류 (1) 범위 금속소재는철강소재, 비철소재, 박막소재, 분말소재, 희유소재등다양한구분이가능하고, 국제경쟁력을제고하는핵심기반소재로서산업적으로사용되는기초소재의 60% 이상이금속소재임 원소재의특성, 형태및용도에따라철강소재, 경량금속소재, 비철금속소재, 분말소재및희소금속소재로구분할수있으며, 판재, 봉재, 형재등부품화전단계의중간재 형태의소재를포함 금속소재는교량, 항만, 건축, 발전등의인프라산업, 화학, 기계, 자동차, 플랜트, 조선등의먹거리형기간산업에널리활용되고있을뿐만아니라미래형자동차, 지능형로봇, 차세대 IT 산업등신성장동력산업의핵심기반소재로서활용범위가포괄적임 출처 : KEIT, 소재부품산업산업기술 R&D 전략, 2014 [ 생산단계에서의금속산업의위치 ] [ 금속소재분야의범위 ] 구분철강소재경량금속소재비철금속소재분말금속소재희소금속소재 범위열연제품, 후판, 냉연, 선재, 전기강판, 칼라강판, 도금강판, 스테인리스스틸마그네슘, 알루미늄, 타이타늄합금, 판재, 압출재, 다이캐스팅부품구리, 납, 니켈, 아연합금, 전선재, 음극 / 양극재, 인코넬, 도금용고순도금속철분말, 비철분말, 초경분말초경합금, 투명전극용타겟, 영구자석, 조명용소재, 바이오용소재 4

9 전략분야현황분석 (2) 분류 금속소재분야의기술분류는산업기술분류표상에서대분류인기계 소재분야에포함되고, 그 안에서도중분류인금속재료분야에포함 [ 금속소재분야의산업기술분류 ] 구분 산업기술 _ 대분류 산업기술 _ 중분류 산업기술 _ 소분류 구조재료 기능재료 복합재료 재료공정기술 금속소재기계 소재금속재료 기계 / 전자부품소재기술 에너지소재기술 생체재료기술금속정제 / 회수기술재료분석 / 평가기술기타금속재료관련기술 금속소재는성분, 기능, 형태, 용도별기준에따른분류가가능하며, 항목별분류는아래와같음 [ 금속소재분야의항목별분류 ] 성분별분류기능별분류형태별분류용도별분류 철강소재 비철소재 - 알루미늄합금 - 마그네슘합금 - 구리합금 - 타이타늄합금 - 니켈합금 구조소재 기능소재 벌크소재 판재소재 박막소재 분말 Moving Metal Energy-Infra Metal Smart Metal Green Process 철강소재 철강소재는철 (Fe) 을주요원소로하여, 탄소 (C), 규소 (Si), 망간 (Mn), 인 (P), 황 (S) 등다양한합금원소를포함하는소재 철강소재는탄소함유량에따라순철 (pure iron), 강 (steel), 주철 (cast iron) 로분류되며, 이중강 (steel) 이가장많이사용되고, 탄소강과특수강으로분류 일반탄소강제품은최종가공형태에따라열연제품, 후판제품, 냉연제품, 선재제품등으로구분 열연제품및후판제품은열간압연기에서생산된강판이나통상 6mm 이상의두께를가진판재제품을의미하며주로교량, 건축용철구조물이나선박및자동차구조용강재로사용 5

10 금속소재 냉연제품은냉장고, 세탁기등가전제품의구조용외판과자동차의내 / 외판용에사용 선재제품은나사, 못과같은보통선재제품과고장력스프링, 해저케이블및와이어로프등에사용되는특수선재로구분 특수강제품은용도에따라전기강판, 칼라강판, 도금강판및스테인리스등으로구분 아연도금강판을비롯한도금강판과스테인리스스틸제품의경우자동차외판및전기설비, 배관, 주방용품을비롯하여토목및건축물의외벽등우수한내식성이요구되는분야에사용 비철금속소재 비철금속소재는산업용으로널리사용되는금속소재중철강소재와경량금속소재를제외한모든비철금속이며, 희소금속소재는지각내존재량이적거나채굴및정련공정이어려워기타금속에비해희소가치가높은금속 철이외의공업용금속의총칭으로구리 (Cu), 납 (Pb), 니켈 (Ni), 주석 (Sn), 아연 (Zn) 등이있음 경량금속소재는알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 타이타늄 (Ti) 등철강소재에비해비중이낮은상용금속 국내의경우리튬 (Li), 인듐 (In), 희토류원소등총 35종 56개원소를희소금속에포함 구리와납은비철금속소재중에서독립적으로사용되는대표적인원소이며, 구리의경우전도성과연성이우수하여전선및전기기구등에주로사용하고납의경우납축전지의음극재및양극재로사용 대부분의비철금속소재는철강또는알루미늄합금의합금원소로사용되거나표면코팅재로사용 니켈의경우스테인리스스틸의주요합금원소인동시에, 크롬과합금화하여고온내식성이우수한인코넬제품에사용 아연의경우아연도금강판의표면코팅에약 50% 가사용되며일부전기부품및알루미늄의합금원소로사용 경량금속소재 알루미늄은경량금속중에서산업적으로가장널리사용되고있는소재로서, 알루미늄판재및압출 / 주조품등다양한제품으로사용 자동차 1대당평균알루미늄사용비중은 1970년 2%, 1990년 5.1% 에불과하였으나, 2012년 9%, 2015년 11% 에이르렀고, 2025년에는 16% 까지증가할전망 타이타늄소재는고온안정성과강도가높아주로항공기, 우주선및국방용으로사용되며, 실생활에서는안경테, 임플란트등으로사용 최근고가합금수준의초고강도특성을갖는저가순수타이타늄소재가개발되어, 의료용소재의판도를바꿀것으로전망 마그네슘은최근에산업용구조재료로서의응용이이루어지기시작하였으며, 자동차및전자부품용다이캐스팅소재가전체마그네슘소재의 90% 이상을차지 6

11 전략분야현황분석 분말금속소재 분말소재는철, 알루미늄등다양한금속소재의분말이생산되며, 분말소재를활용한제품의 70% 이상이자동차부품 차량 1 대당분말소재부품 : 국내약 9.5kg, 미국약 19kg 희소금속소재 텅스텐은초경합금에주로사용되며, 인듐은 LCD, PDP 등에적용되는투명디스플레이의핵심소재로사용 희토류원소는촉매, 연마재, 영구자석, 형광체등첨단산업에필수적으로사용 전기자동차, 고급가전에서의고성능모터수요증가로영구자석제품으로서의소비증가 7

12 금속소재 2. 국내외정책동향 금속소재는국가기반산업유지와첨단사업발전에핵심적인소재로서향후에도각국가별로관리를극대화할것으로예상 자동차, 건설, 조선등관련전방산업의꾸준한성장및디스플레이, 전기모터, 풍력발전등첨단산업의성장으로인하여금속소재에대한수요는꾸준히증가 전체산업용기초소재의 60% 이상을담당하고있는핵심기반소재로서, 인프라산업 ( 교량, 항만, 건축, 발전등 ), 기간산업 ( 화학, 기계, 자동차, 플랜트조선등 ) 에널리활용되고있을뿐아니라, 자동차, 로봇, IT산업등신성장동력산업의핵심기반소재로서활용범위가포괄적 첨단산업용비철금속소재개발을위해 2015년 85억원, 2021년까지 818억원투자예정 대표적인금속소재인철강과알루미늄의경우, 중국을중심으로성장세가두드러지고있으며, 각기업및국가차원에서중소제조업체의 M&A 진행 포스코와현대제철의경우국내소형철강업체를인수또는합병을통해안정성과규모를확대중이며, 해외제철소투자를통해영역확대 일본의대표적인알루미늄업체인후루카와스카이와쓰미토모의합병으로대형알루미늄업체인 UACJ사탄생 ( 13) 산업통상자원부에서는중요금속소재를희소금속으로지정하여국가적으로비축관리시스템을구축하고있으며, 생산, 수출, 수입을철저히관리 산업통상자원부는 2025년까지글로벌시장을선점할 시장선도형 200대소재부품기술개발과제 의발표와함께기술개발에특화된장기실천계획제시 또한 2021년까지세계 5대타이타늄산업강국이되도록포스코, 두산중공업등의기업과함께금속산업을집중육성할예정 기술선진국과신흥공업국의상호견제와중국의긴축정책으로인하여철강을비롯한금속소재의수요감소가예상 철강, 알루미늄의경우중국의초과생산에따라전세계적으로공급과잉현상이발생 제조업혁신 3.0 전략실행대책 을통해비철금속을포함한고부가가치핵심기술을선정하여집중육성할계획 미래형에어로메탈소재, 오토로봇부품등지능성소재및부품등은자동차, 조선, 반도체등주력산업을스마트화하는데필요한핵심기술요소로, 이를집중개발추진할계획 2017년까지스마트강판, 초경량마그네슘소재등소프트웨어융합형부품을개발하고 2018년까지전기자동차와친환경, 에너지등미래유망산업의원천소재를국내수요기업과공동개발할방침 희소금속으로분류된대부분의금속이미국, 일본, 중국, EU등에서국가적으로관리가됨에따라해외자원에대한탐사및투자미진으로국내의희소금속등금속소재의비축량이현저히낮아지고있는상황 전세계적인연비향상, CO 2 있는상태임 규제강화로인해금속소재분야에서는경량화가화두로떠올라 8

13 전략분야현황분석 출처 : 2020 년국가별승용차연비및 CO2 규제현황, 2014 환경부 / 산업통상자원부 [ 각국별연비규제정책 ] 경량화금속적용에따른경량화 - 연비향상 - 안전성향상 - 성능향상 - 재활용용이등의선순환구조 실현가능할것으로예측됨 출처 : SAE International(2015) [ 경량화의선순환효과 ] 9

14 금속소재 3. 산업이슈및동향 가. 산업이슈 금속소재산업은금속의종류에따라다양한기술과응용제품으로이루어져있으며, 소재의종류와기능에따른후방 / 전방산업의핵심기술및제품이다양 금속소재는강도 인성이우수하여충격에강하고, 열 전기전도성이좋으며, 우수한소성변형및내열 내식특성을가지고있어구조재료뿐만아니라기능재료로서활용범위가넓음 고강도특성은기계산업, 건축토목산업에중요하며미래산업측면에서우주항공및미래자동차에서요구되며, 고성형성은자동차및조선산업에해당소재가널리적용되도록하였으며보다발전된형태로는지능형로봇이나인공장기등에서의적용이기대됨 규모면에서금속소재는산업에서사용되는기초소재의 40% 이상을차지하고있으며, 특히철강소재는전후방산업효과가뛰어나제조업내에서중요도가매우높음 금속소재산업의 value-chain은후방산업인 광산 / 원광석, 제련및정련, 전방산업인 부품및모듈제조, 완제품 이포함되며금속소재의종류나특징에따라후방산업과전방산업까지금속소재산업에포함하는경우도있음 가령, 철강소재산업의경우, 철광성과코크스를원료로하는제련 / 정련공정이금속소재산업에포함되며, 비철금속의고순도원금속이최종금속소재제품인경우, 고순도정련공정이금속소재산업에포함 또한분말소재산업의경우, 원금속으로부터분말제조와분말사출성형을통한정밀부품산업까지금속소재산업에포함 한국의후방산업의경우, 채굴은원료매장국을중심으로산업이발달. 한국은금속의매장량및채굴경제성이떨어지기때문에, 광산관련산업이침체되어있고, 일부대기업에의해해외자원개발이이루어지고있어, 원소재의가격변동과경기변동에민감한내수충족형산업구조임 그에반해철강및비철의제련 / 정련사업은비교적장기간에걸쳐기반이구축되었으며공급사슬구성에중심적인역할을함 전방산업의경우, 금속소재의수요가높은건축, 토목, 자동차, 전자기기, 조선및중공업의산업분야는대기업중심으로이루어지고있으며, 전방산업의우수한경쟁력과수요는금속소재의고품질화를위한기술발전과수준제고의구동력이되고있음 부품 / 모듈산업분야는중소중견기업을중심으로제품화 10

15 전략분야현황분석 [ 금속소재분야산업연관구조 ] 후방산업금속소재전방산업 주요내용 금속소재산업의원료가되는원소재 ( 광산 / 원광석 ), 제련 / 정련산업 철강소재, 경량금속소재, 비철금속소재, 분말소재, 희소금속소재등원료로부터설계 / 가공 / 주조 / 성형등을거친금속중간재 자동차산업, 디스플레이, 반도체등전기전자산업, 정보통신, 조선, 우주항공, 건설 / 토목 주요업체 대기업 중소기업 해외자원개발포스코, 대우인터네셔널 합금철제조동부메탈, 동일산업, 심팩메탈로이비철금속정련 LS-Nikko, 나인디지트, 고려아연, 영풍 일관제철 / 제강포스코, 현대제철, 동부제철, 동국제강, SK 정유철강가공품 ( 선재, 강관등 ) 세아제강, 세아특수강경량 / 비철금속소재노벨리스코리아, 포스코, 풍산희소금속소재 LG 화학, SK 이노베이션 철강가공품 ( 선재, 강관등 ) 고려제강, 동양철관, 미주제강경량 / 비철금속소재뉴알텍, 동양강철, 삼아알미늄, 대창 자동차부품및완제품현대 / 기아자동차, GM, 현대모비스전자기기부품및완제품삼성전자, LG 저자, 대우일렉트로닉스, LG 이노텍조선 / 중공업 STX, 대우조선, 삼성중공업, 현대중공업 자동차부품글로비스, 한국델파이, 대종분말야금전자기기 / 기타셋방전지, 아틀라스 BX 금속소재 (1차금속기준 ) 는타소재산업에비해대형설비투자가요구되는자본 / 기술집약적인산업 생산액의 66% 이상을대기업이점유하고있는대표적인대기업형산업 섬유나화합물및화학제품, 플라스틱, 비금속광물등의타소재산업에비해대기업비율이매우높음 최근중국의세계경제대국으로의부상및제조기술패권화에대응하고세계시장통합, 글로벌교류확대, 무역장벽의강화등글로벌트렌드에따른금속소재분야의고부가가치화전략이필요한상황 일본은 2013년부터 혁신적신구조재료연구개발 을통하여수송기기경량화를위한신소재개발및접합기술개발중심으로자국수송기기산업의경쟁력및부품소재산업의우위를유지하기위한장기연구개발지원중 수송기기의대폭적인중량감소를위하여철강, 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄등신소재개발과혁신적인이종소재접합기술개발지원 국내금속소재산업의진흥및기업육성을위하여선진각국의소재지원프로그램에대응한새로운프로그램의개발요구가필요함 11

16 금속소재 나. 핵심플레이어동향 시장을선도하고있는해외업체 원료사들의과점화에대응하기위하여철강사등금속소재업체들의대형화및과점화진행 05년이후중국철강사들은정부정책에따라활발한 M&A를실시하여조강생산량 Top 10 내에 6개사가중국업체 ( 12 기준, 출처 : World Steel Association) 한정된시장을놓고철강제품공급과잉의경쟁으로인해판매, 원료수급측면의리스크발생 15년조강생산량세계 1위 (9,713만톤 ) 기업인 Arcelor Mittal( 룩셈부르크 ) 은전세계에생산공장을구축하였으며인도에 1,000만톤규모일관제철소건설계획 일본 NSSMC*(4,637만톤 ), 중국 Baosteel group(3,4939만톤 ), 중국 Shagang group(3,421 만톤 ), 일본 JFC Steel Corp(2,982만톤 ), 중국 Shougang Group(2,855만톤 ), 중국 Wuhan Steel Group(2,577만톤 ) 등일본과중국기업이강세를보이고있는것으로조사됨 국내기업은랭킹 4위에 POSCO(4,197만톤 ), 13위에현대제철 (2,048만톤 ) 이있음 고부가가치비철금속소재는기술선도국이시장을지배하고독과점현상이심화되는중이며, 저부가가치의범용비철금속소재의경우중국등의생산확대로가격경쟁심화 커넥터및리드프레임용동판재 : 고베제강, 일본광업등이세계시장 75% 이상점유하고있으며, 일본의후루카와스카이와쓰미토모경금속의합병으로초대형알루미늄업체인 UACJ (United Aluminum Company of Japan) 사로재편 ( 13) 세계알루미늄압연시장의 15% 를차지하는미국 ALCOA 등의비철기업은신지금에서가공재시장까지점유하며고부가가치제품생산에주력 [ 철강주요생산업체 ] 생산랭킹 생산업체 생산량 (million tonnes) 1 ArcelorMittal 97,136 2 Hesteel Group 47,745 3 Nippon Steel and Sumitomo Metal Corporation (NSSMC) 46,374 4 POSCO 41,975 5 Baosteel Group 34,938 6 Shagang Group 34,214 7 Ansteel Group 32,502 8 JFE Steel Corporation 29,825 9 Shougang Group 28, Tata Steel Group 26, Wuhan Steel Group 25, Shandong Steel Group 21, HYUNDAI Steel Company 20, Nucor Corporation 19, Maanshan Steel 18,820 출처 : 세계철강협회 (2015) 12

17 전략분야현황분석 금속분말업체는주로선진국업체들이며미국, 유럽의경우구리, 알루미늄, 아연등비철금속분말위주로, 일본의경우고베제강을중심으로철계분말집중 금속분말은특화된금속분말분야특성상시장점유율이대부분 5% 내외의기업들이대부분이며, 미국시장의경우철분말생산업체인 GKN사가 7.1% 의시장점유율을가지며 Siemens, Hoganas, Rio Tinto 등은 3-4% 의시장점유 희소금속은안정적인공급대책마련을위하여국가별로희소금속비축제도를실시 일본의경우희소금속비축제도는 1983년부터시작하여 2004년독립행정법인인석유천연가스- 금속광물자원기구 (JOGMEC) 설립 희소금속관련주요업체 : 타이메탈 ( 인도 ), Umicore( 벨기에 ), Heraeus( 독일 ), Johnson Matthey ( 영국 ), Tanaka( 일본 ), Hemlock( 미국 ), 포강희토 ( 중국 ), Molycorp( 미국 ) 등 국내금속소재기업들도약진 철강소재관련제품은대부분국내대기업들이일관제철소및대형전기로등을갖추고제품을생산하고있으며, 대기업계열사및중소철강업체에서가공을통한다양한형태의철강제품을생산 국내일관제철소는포스코와현대제철이있으며, 전기로를통한제강업체는동국제강, 동부제철, 한국철강, 대한제강, 와이케이스틸, 환영철강공업, 세아베스틸, 포스코특수강등 포스코의 14년조강생산량은 4,143만톤으로, 세계철강생산 5위를기록 국내일관제철소는포스코와현대제철이있으며, 전기로를통한제강업체는동국제강, 동부제철, 한국철강, 대한제강, 와이케이스틸, 환영철강공업, 세아베스틸, 포스코특수강등 도금강판의경우현대하이스코, 유니온스틸, 포스코강판에서제품생산중이며, 세아제강, 휴스틸등이기타강관및선재생산, 아연관련제품은삼화비철공업등에서생산 출처 : 포스코 [ 철강소재를용융중인용광로및제철소내부전경 ] 경량금속소재는주로알루미늄관련생산이주를이루며가공재의경우중견기업이상의업체에서생산중이며, 주조재의경우중소기업위주로제품생산 알루미늄합금판재는노벨리스코리아, 조일알미늄, 뉴알텍에서주로생산하고, 압출재는알루코가국내알루미늄제품의대부분을생산 13

18 금속소재 롯데알미늄, 삼아알미늄, 동원시스템즈, 동일알루미늄등에서알루미늄호일생산, 마그네슘합금은포스코를중심으로판재분야에대한연구개발및생산 비철금속소재분야는중소기업중심의산업기반이나구리, 아연제련의경우대기업에서주도 제련업으로생산되는전기동의경우 LS-Nikko동제련이국내 97%, 고려아연이 3% 생산 가공업의경우동판은풍산, 이구산업 2개사가국내총생산의 86%, 동관은풍산, 능원금속, LS산전 3개사가 69%, 동봉은대창, 풍산 2개사가 75% 를차지 국내의대표적인분말제품제조업체는대구텍, 자화전자, 창성, 대한소결금속등이있으며, 금속분말의경우창성, HanaAMT 등에서제조 국내의희소금속소재의산업기반은매우취약한편이며, 대부분의희소금속은철강의합금원소첨가를위한합금철로많이사용 희성금속, 고려아연, LS-Nikko동제련등에서백금 (Pt), 하프뮴 (Hf), 텔레늄 (Te) 등촉매용희소금속을생산희소금속정제전문기업인포스코엠텍이희소금속관련기술개발 자화전자등에서는 Nd계영구자석제조및연구개발을하고있으며세방전지, 아틀라스BX 등배터리업체에서이차전지용희소금속소재를생산 14

19 전략분야현황분석 [ 핵심플레이어분석종합 ] 구분 금속소재 주요내용철강소재경량금속소재비철금속소재분말소재희소금속소재 주요 제품 / 기술 열연 / 냉연제품형강, 강관, 선재, 도금강판등 알루미늄판재 / 압출재마그네슘판재 / 압출재타이타늄판재 고순도비철금속합금철구리합금제품 ( 판, 관, 봉, 선 ) 자동차용정밀부품철분말, 동분말, 알루미늄분말등 촉매용희소금속이차전지양극재합금철 해외기업 ArcelorMittal, NSSMC, Hebei Steel, Baosteel, Wuhan Steel Alcoa, Novelis, Hydro, Constellium, UACJ, Chinalco Codelco, Freeport-McMo ran, Rio Tinto, KME, Hitachi, Nippon Mining Sumitomo, Sandviks, Hoganas, GKN Siemens, HC Starck Codelco, Heraeus, BHF, Tanaka 국내 기업 대기업중소기업 포스코, 현대제철, 동부제철, 동국제강 와이케이스틸, 유니온스틸, 휴스틸 노벨리스코리아, 포스코 뉴알텍, 조일알미늄, 알루코, 롯데알미늄, 이륭엑스마 포스코엠텍, LS-Nikko 동제련 고려아연, 영풍, 코리아니켈 - 대구텍, 창성, 대한소결금속, HanaAMT 포스코, 포스코엠텍, LS-Nikko 동제련 고려아연, 엘앤에프, 한화케미칼 중소기업 와이케이스틸, 유니온스틸, 휴스틸 뉴알텍, 조일알미늄, 알루코, 롯데알미늄, 이륭엑스마 고려아연, 영풍, 코리아니켈 대구텍, 창성, 대한소결금속, HanaAMT 고려아연, 엘앤에프, 한화케미칼 중소기업주요참여영역형강, 선재, 강관알루미늄호일알루미늄압출재 비철금속제련니켈합금철생산 분말사출성형금속분말제조 촉매용희소금속 ( 백금등 ) 리튬이차전지양극재 중소기업 참여정도 중소기업 시장점유정도 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 15

20 금속소재 4. 시장동향및전망 가. 세계시장동향 2015년금속소재세계시장은 13,479억불, 이중철강소재가 5,966억불으로 44% 로최대, 비철금속소재 4,000억불 (30%), 경량금속소재 2,967억불 (22%), 분말소재 41억불 (0.3%), 희소금속소재 477억불 (3.5%) 규모이며, 향후금속소재산업의세계시장규모는 2018년 15,699억불로전망 2018년금속소재세계시장규모는연평균 5.5% 증가한 15,699억불로추정, 최대규모시장은 6,556억불의철강시장이며, 비철금속소재, 분말소재, 희소금속소재, 금속기지복합소재세계시장의성장률은금속소재전체시장의연평균성장률 (5.5%) 대비높은성장 (7.3~17.9%) 예상 [ 금속소재분야주요품목별세계시장현황및전망 ] ( 단위 : 억달러 ) 구분주요품목 성장률 철강소재 5,781 5,966 6,156 6,353 6,556 6, % 경량금속소재 2,834 2,967 3,107 3,253 3,406 3, % 세계 시장 비철금속소재 3,721 4,000 4,300 4,623 4,970 5, % 분말소재 % 희소금속소재 % 금속소재 12,800 13,451 14,141 14,874 15,656 16, % * 출처 : 세계철강협회, 한국비철금속협회, The Aluminium Market Analysis, Financials and Forecasting (Vision Gain), 첨단유망금속소재 / 부품산업의기술개발동향과시장전망분석 ( 지식산업정보원, 2013) 등의자료재구성 금속소재분야주요품목의유망시장인중국시장은 2015 년 5,701 억불로전세계금속소재시장 규모의 42% 를차지하며, 금속소재중국시장의성장률은전세계금속소재시장의연평균성 장률 (5.5%) 대비높은성장 (6.0%) 을기록할것으로예상 글로벌경기둔화와공급과잉에따른철강시장조정 세계철강협회는 2016 년철강수요는 14 억 8,770 만 t 으로전년보다 0.8% 줄어들전망이며, 2017 년에는 0.4% 증가한 14 억 9,360 만 t 의수요를보일것으로전망함 16

21 전략분야현황분석 출처 : 세계철강협회 [ 2016~2017 년지역별철강수요량 ] 중국을제외한개발도상국의철강수요는 2016년 4억 3,630만t, 2017년 4억 5,710만t의수요가있을것으로예상되며, 이는전년보다각각 1.8%, 4.8% 성장한추세인것으로파악됨 브라질의경우철강수요가 2017년 3.1% 의회복세를보일것으로전망했으며, 터키의철강수요는낮은유가에대한정부의집중지원에의해 3.2% 성장할것으로예측됨 태국, 말레이시아, 베트남, 인도네시아, 필리핀등철강수요는약 6% 의성장률을유지하고 2017년에는 7460만t에도달할것으로예측 인도에서는인프라와제조업생산을높이기위한낮은유가, 개혁의추진력과정책으로인해전망이다소밝은편에속하며, 인도의철강수요는 2017년 8830만t 도달함으로써 2016과 2017년모두 5.4% 증가할전망 유럽연합 (EU) 의철강수요는 2016년 1억5540만t(1.4%), 2017년 1억5810만t(1.7%) 증가할것으로예상되었으며, 미국에서철강수요는유가하락과달러강세에의해약화됐지만개선된고용시장과강력한주택사업부문이철강수요를뒷받침해이를상쇄시킬전망임 17

22 금속소재 [ 2016 년 ~2017 년세계철강수요추정치 ] ( 단위 : 억달러 ) 백만톤 연평균성장률 (%) 지역 (f) 2017(f) (f) 2017(f) European Union Other Europe CIS NAFTA Central and South America Africa Middle East Asia and Oceania World 1, , , 출처 : 세계철강협회 설비특성상탄력적인공급조절이어려워수요산업의경기변동에크게영향을받는구조 ( 주기적으로호황과불황반복 ) 임 고로 1기투자에약3조원 (3~4년), 압연설비투자시약 6천억원 (2~3년) 소요 범용제품의경우, 품질수준보다는가격경쟁력, 납기등이중요한산업으로후발국들의추격이용이하며, 중국의대규모설비투자와기술력향상에따라범용제품경쟁력은이미한계에도달한상황임 세계각국의경쟁적철강설비신증설로잉여설비급속증가하고있으며, 조강생산능력기준 10년 19억톤에서 '13년 21억톤으로증가하였음 철강호황기 (2000년대중반 ) 신흥국들의수입대체용신증설과중국지방정부의경쟁적인철강설비투자가주요원인 '13년철강과잉설비규모는 5억톤상회 ( 세계철강수요의약 30%) 특히한 중 일동북아 3국이세계과잉설비의약 60% [ 한 중 일철강과잉설비규모 ] ( 단위 : 백만톤 ) 구분 조강능력 조강수요 과잉설비규모 한국 중국 일본 출처 : 한국철강협회

23 전략분야현황분석 수송기기용소재의경량화요구에따른신규시장창출 수송기기용경량합금 : 전체경량소재중 (Al, Mg, 복합재, 플라스틱 ) 경량합금이차지하는비 율은 74% 수준으로복합재와플라스틱을압도하고있음 [ 경량소재별시장규모추이 ] ( 백만달러 ) 형태 CAGR% ( ) 알루미늄 30,911 34,273 37,407 58, 마그네슘 2,226 2,405 2,576 3, 타이타늄 7,446 7,892 8,370 11, 출처 : 한국철강협회 경량합금의전체시장의크기는 6천6백조원에달할정도로매우큼. 이들경량재대부분의시장은자동차 (79.2%) 에서나오고있으면그다음은항공쪽으로 (14.1%) 를차지하고있음. 결과적으로수송분야의점유율이총합하여 93.3% 에달하고있음. 2019년도에수송기용경량합금시장의 50% 는 Al이차지할것으로보이며 Ti합금은 10% 수준으로성장할것으로보임 알루미늄산업에서전체적인소비규모및성장은중국을중심으로한아시아신흥국가들이주도중이며성장률이 9% 이상으로높음 2013년기준세계알루미늄시장규모 342억불규모 (CAGR 9.2% 예상, 기준 ) ( 자료 : Markets and Markets, 2014) 출처 : Markets and Markets, 2014 [ 경량소재및알루미늄시장규모 ] 19

24 금속소재 타이타늄등기능성신소재성장 타이타늄은 200여년전에발견되었으나, 금속소재로서실생활에사용한역사는 50여년에불과 다른구조용금속소재에비해극저온에서고온까지의비강도와내식성이탁월하여다양한산업분야의기초소재로활용도가높음 타이타늄은부가가치증가율이타소재에비해월등히높고 ( 철강의 42배, 알루미늄의 11배 ), 수요산업의세계시장이 2012년 150조원에서 2025년 600조원으로 2배이상성장할것으로전망 타이타늄소재시장은과거국방, 우주 항공이주요수요산업이었으나, 최근에는조선 플랜트, 자동차, 의료등으로사용처가확대되며지속성장 타이타늄세계시장규모는 2012년 250조규모를형성, 이후급성장을통해 2025년 600조원규모까지성장할것으로전망 주요산업별타이타늄소비규모는항공우주가 5만 9,200톤, 일반산업은 8만6,700톤, 의료및기타산업에서 1만 9,100톤으로파악 세계적인항공 자동차메이커인에어버스, 보잉, 롤스로이스등은타이타늄부품을완제품에적용 타이타늄이적용되고있는주요산업을살펴보면항공산업분야가전체사용량의 36% 를차지할정도로높아, 미국항공산업의수요에따라스폰지타이타늄가격이크게변동 2012년, 보잉 787과에어버스 A380, A350 등의수요로인해타이타늄소비가급격히증가해연간 6만톤규모의타이타늄이출하 항공기의랜딩기어, 배기계통, 날개구조물, 엔진계통에압축기블레이드와휠및로터등으로사용 국내에서도 미래성장동력-산업엔진종합실천계획 ( 안 ) ( ) 에서 19대미래성장동력 에타이타늄산업육성등을골자로한융 복합소재를포함 20

25 전략분야현황분석 나. 주요국시장동향 중국시장의지속적성장및고급화 중국철강시장은 2000년에글로벌생산기준으로 15%, 수요기준으로는 16% 의비중을차지하는곳에불과했으나, 2014년에는글로벌철강생산량의 49.7%, 수요의 46.2% 를차지함 중국이 2000년이후글로벌철강의생산과수요성장을이끌었음 금속소재분야주요품목의유망시장인중국시장은 2015년 5,701억불로전세계금속소재시장규모의 42% 를차지하였고, 철강소재가금속소재시장대비비중이 47.1% 로가장높으며 2018년에는 2,975억달러로성장이예상 [ 금속소재분야주요품목별중국시장현황및전망 ] ( 단위 : 억달러 ) 구분주요품목 성장률 철강소재 2,543 2,645 2,751 2,861 2,975 3, % 경량금속소재 1,134 1,187 1,243 1,301 1,362 1, % 세계 시장 비철금속소재 1,488 1,607 1,736 1,875 2,025 2, % 분말소재 % 희소금속소재 % 금속소재 5,399 5,701 6,023 6,365 6,729 7, % * 출처 : 세계철강협회, 한국비철금속협회, The Aluminium Market Analysis, Financials and Forecasting (Vision Gain), 첨단유망금속소재 / 부품산업의기술개발동향과시장전망분석 ( 지식산업정보원, 2013) 등의자료재구성, 전세계시장에서중국시장의점유율 : 철강 44%, 비철 40%, 분말 10%, 희소금속 54% 로추정 중국은그간양적성장에서벗어나구조조정과동시에고급제품생산을확대하는등우리와의기술격차가빠르게축소되고있음 오늘날글로벌철강산업의숙제인공급과잉이슈역시중국에서촉발되었고, 중국철강시장성장에대한낙관적인전망이생산설비투자를이끌었으나 2010년이후부터수요성장세가둔화되면서과잉생산설비가늘어나기시작함 글로벌철강시장에과잉생산능력은약 3.8억톤수준인데이중절반인 1.9억톤이중국시장에있는것으로추정됨 21

26 금속소재 출처 : WSA, 신한금융투자 (2015) [ 글로벌철강공급과잉현황 ] 중국의경우, 중앙정부는공급과잉의심각성과구조조정필요성을언급하고있으나지방정부차원에서는대규모신증설추진중에있음 일본의경우, 버블붕괴시기에구조조정을완료하였고, 최고수준의제품을생산하고있으므로공급과잉에책임이없다는입장임 중국철강재기술경쟁력 ( 한국100) : ( 05) 84.5 ( 13) 89.2 우리는중국과일본사이에끼인넛크래커 (nut-cracker) 상황 中 ( 세계 1위철강생산국, 규모의경제, 저가 ), ( 세계 2위, 고급강 ) MSA* 협상에의거 '04년부터국내수입관세는대부분무관세 * Multilateral Steel Agreement ( 94) : 당시철강분야선진 6개국 ( 미국, 캐나다, 일본, 한국, EU, 스웨덴 ) 이철강분야관세율철폐 (10년간균등감축 ) 에합의 2014년상반기중국산이내수의 23% 점유 ( 전체수입산은내수의 40%) 철근, 형강등건설용자재위주에서최근컬러강판, 전기강판, 특수강등고부가가치제품수입확대 * 14.1~9월중국산수입증가율 ( 전년동기비,%) : 컬러강판 (92.7), 전기강판 (68.2), 특수강열연 (85.5) 동북아 3국간철강재교역에서적자기조 ( 일본은흑자, 중국은균형 ) 임 내수에서수입산이차지하는비중이타국대비상당히높음 * 철강재수입 / 내수 ( 13) : 우리나라 (37.5%), 중국 (2.1%), 일본 (8.3%) 출처 : 한국철강협회 [ 한 중 일 3 국간철강재교역현황 ( 13 년, 만톤 ) ]

27 전략분야현황분석 미국, EU 등선진국의자동차용경량소재수요급증 미국, 유럽, 일본등선진국은에너지절감및 CO 2 배출저감을위해수송기기의연비규제를강도높게시행중에있으며, 이에대응하기위한가장실용적인방법으로경량화를추진하고있음 세계수송기기용알루미늄시장은연평균 11.6% 의성장률을보이며, 2015년 377억달러에서 2021년 727억달러규모의시장을형성할것으로전망됨 BMW, 크라이슬러, 페라리, 포드 GM 등글로벌자동차업체들은기존엔진블록, 트랜스미션하우징등의하우징류에주로적용하던알루미늄소재를커넥팅로드, 로어암, 서브프레임, BIW 부품과외장패널등으로적용을확대 수송기기용알루미늄시장은도입기를지나빠른성장세가기대되는성장기단계에진입한것으로판단됨 출처 : Lightweight Materials in Transportation, BCC Research(2015) [ 국외경량금속소재시장규모및전망 ] 23

28 금속소재 다. 국내시장동향 국내철강시장의공급과잉과전방산업경기저화로인한구조조정 2015년국내금속소재시장의경우 42조원규모로세계시장의약 3% 정도의시장규모를보유하고있으며, 철강소재 (31.4조원), 비철금속소재 (6.5조원), 경량금속소재 (2.7조원), 희소금속소재 (0.8조원), 분말금속소재 (0.7조원) 순으로시장형성하며, 철강소재의경우전체국내금속소재시장의 75% 이상을차지 이는포스코를비롯한세계적인철강기업을보유하고있는것과대비하여비철금속소재의경우중소기업을중심으로한시장구조에기인 2017년국내금속소재시장규모는연평균 4.8% 증가한 48조원으로추정하며, 성장률은세계시장영향이큰희소금속소재분야로세계시장성장에비례하여연평균 12.5% 의높은성장예상 [ 금속소재분야주요품목별국내시장현황및전망 ] ( 단위 : 조원 ) 구분주요품목 성장률 철강소재 % 경량금속소재 % 세계 시장 비철금속소재 % 분말소재 % 희소금속소재 % 금속소재 % * 출처 : 한국철강협회, 한국비철금속협회, 첨단유망금속소재 / 부품산업의기술개발동향과시장전망분석 ( 지식산업정보원, 2013) 등의자료재구성 우리나라의경우, 조강생산능력 '12년 8천만톤에서 '20년 9천만톤전망됨 포스코 : 광양1고로보수 (230만톤, 13.2~8), FINEX 3호기 (2백만톤) 신설 ( 11.6~ 13.12) 등 현대제철 : 제3고로 (4백만톤 ) 신설 ( 11.4~ 13.9) 국내는 '08년공급과수요가균형을이룬이래공급과잉지속되어, 수요는감소한반면 ('08년 58백만톤 '13년 52백만톤 ), 생산능력은지속증가 ('08년 60백만톤 '13년 86백만톤 ) 하였음 24

29 전략분야현황분석 [ 초과공급능력 ] ( 단위 : 백만톤 ) 구분 조강생산능력 (A) 조강생산량 (B) 초과공급능력비율 (A-B)/A 10.2% 10.8% 14.0% 23.1% 18.6% 출처 : 한국철강협회 품목별로는봉강, 열연 ( 고로 ) 등은가동률이높으나, 형강, 철근, 중후판, 강관등은공급과잉 철근은대표적인저부가가치제품으로수익성이낮고, 건설경기침체및중국산수입증가에따라업계어려움이가중되고있음 * 절근내수 : ( 08) 12백만톤 ('13) 9백만톤 * 중국산철근수입 : ( 11) 19만톤 ( 13) 30만톤 ('14.1~10) 46만톤 ( 중후판 ) 생산능력확대, 건설 조선부진으로가동률 60% 수준 ( 강관 ) 저가설비로시장진입용이,2백여영세강관사가난립한구조로서미국의수입규제 ( 유정용강관, 송유관 ) 로판매차질우려 ( 형강 ) 건설 조선경기침체, 중국산수입에따른어려움 수요정체및공급과잉으로인해철강재가격은지속하락하고, 철강업계는수익성압박 ( margin sqeeze') 에직면함 * 세계철강재가격지수 ('94=100,CRU) : ('08) 293 ( 11) 223 ('14.9) 164 국내업계의영업이익률은원료가격인하로최근개선되었으나, 포스코, 현대제철등일관제철 2개사제외시오히려악화됨 동국제강, 동부제철등은적자기조심화 : 건설, 조선경기침체 ( 동국 ), 전기로열연생산 ( 동부 ) 등이주요원인 국내조선 건설경기회복지연으로철강재수요둔화예상됨 내년에도철강수요증가는 1% 대에머무를전망으로, 당분간은국내공급능력확대, 중국산저가철강재지속유입등으로국내철강사간출혈경쟁불가피할것으로예측됨 엔저로인해주요수출시장에서일본과의경쟁이격화될것으로전망되며, 특히고로 ( 열연, 냉연등판재류 ) 대비전기로 ( 봉강, 형강, 특수강둥 ) 가경쟁력이저하될것으로예상 미래형수송기기및 IT 융합소재로서의경량 / 비철금속수요증가 국내알루미늄, 마그네슘, 타이타늄시장규모는 2012년 2.4조원에서연평균 10% 이상의성장세를이어가며, 2017년 3.9조원의시장형성전망 ( 자료 : Lightweight Materials Market & Trends - Global Trends & Forecasts to 2019, Markets and Markets, 14) 25

30 금속소재 국내경량금속소재 ( 알루미늄, 티이타늄, 마그네슘 ) 는환경규제대응, 미래형수송기기와 IT 융합시스템관련경량금속부품소재시장의급성장이예상 최근경량금속소재시장은신소재 / 시제품을대상으로고부가가치화및원소재자급화요구가심해지고있으며, 제련, 정련등의대규모플랜트가요구되는후방분야를제외한가공업에서는빠른기술주기에대응할수있는방안과수요기업과의실질적인연계체계의구축이필요 국내타이타늄소재시장동향 한국진공야금에서는 2014년부터 cold-heart melting을이용한타이타늄용해주조과제를시작하였음 국내에서는마찰저항용접분야에대한연구가매우많이있음. 그러나, 선형마철접합분야에대해서는본격적인연구가진행된바없음 KPC에서는정부과제를통해 Ti-6Al-4V 합금을제조하기위한기반기술및장비를구축하였음. 현재, 12톤중량의 Ti-6Al-4V 잉고트를제조하고있으나, 대부분의최종제품은봉재로가공되어판매되고있음. 항공용에서필요한광폭압연판재는압연기술및장비의부재로생산이이루어지지않고있음 순수 Ti 판재에대해서는항공용및열교환기용으로생산이가능한업체들이다수있으나 Ti-6Al-4V합금판재부품성형에대해서는생산기술및장비가갖추어져있지않음 국내에서는 KPC에서 Ti-6Al-4V합금잉고트의제조가가능하나압연기술의부재로판재는생산이안되고있음 민항기용항공부품은대부분보잉또는에어버스에납품되고있으며이경우소재에대한인증을거쳐야벤더에서구매하여사용할수있음. 따라서, 국내개발소재의경우별도의소재인증절차를거치는것이기술외장벽으로작용하고있음. 국내군용항공기는대부분 KAI에서제조되고있음. KAI에서는자체적인소재인증프로그램이있어이를통과한업체만 QPL(qualified producer list) 에등록되어납품이가능함 또한, Ti-6Al-4V합금의압연에는대형압연장비가요구되나대부분의중소기업에서는충분한용량의시설을구비하지못하고있음. 국내대기업에서는시장규모의문제로관련된사업을진행하지않고있었으나최근 POSCO에서는적극적인투자의향을나타내고있음 26

31 5. 기술동향및이슈 해외기술동향 금속산업의고도화를위한기반구축등의사업에대해정부가지원하고있으며, 에너지절감및환경문제등국제적이슈대응위한기술개발에도집중 특히 CO 2 규제및연비규제등의기준이상향조정됨에따라자국생산자동차에대한규제기준을맞추기위하여전기자동차등의친환경차량개발및차량경량화를위한초경량금속부품개발에대한연구투자를확대 원자력, 풍력등에너지산업에있어서도이산화탄소등의온실가스저감에대한국제적협의및거래시장대두, 그리고강제적온실가스저감량할당, 고유가, 경기불황기등은매우큰방향전환을가져오고있음 철강소재분야에서는경쟁력제고, 성능한계돌파, 친환경, 고부가가치화등나라별상황에따른기술개발실시 미국은경쟁력제고를위하여 Steel Industry Technology Roadmap 을설계하였으며스크랩을이용한전기로-박슬래브연주기공정, 직접환원철사용기술, 간접환원설비 (ITmk3) 등을개발 북미철강업계는 2018년까지알루미늄의집중개발을통해철강대알루미늄의자동차소재전쟁본격화할전망 Ford F-150 차체와 closure 부분 ( 도어, 후드, 펜더등 ) 채용확산에힘입어 18년북미알루미늄자동차강판수요는 14년대비 3배증가전망 이러한트렌드가전세계로확산될경우, 자동차용알루미늄수요는 1,500만톤에육박하면서, 경량화율고려시철강 2,500만톤을대체할것으로추정 일본은철강소재성능을극대화하기위한기술개발중이며초미세립강, super metal, 무방향성전기강판, Half Energy 제선기술, 제강슬래그자원화, CO2 저감기술등을개발 유럽은자동차및특수조선산업용경량화생산기술 (Hydro-forming, Tailor-Weled Blank), 고급후판양산기술은물론이산화탄소저감을위한전기로배기가스이용스크랩예열기술및연속용해기술개발에주력 중국은생산량확대와가격경쟁력확보를위한철강사의대규모화진행 수송기기핵심부품용경량비철소재에대한수요증대로고성능소재기술개발요구로알루미늄소재는수송기기경량화의핵심소재로정밀성형성, 인성, 용접성, 강도, 도장성등의특성향상과함께공정비용저감을위한기술개발 유럽에서는마그네슘합금에대한부품제조공정으로다이캐스팅, 정수압압출, 후처리공정등에대한연구진행 일본히타치금속은도금용아연에함유된납, 카드뮴을절감한친환경아연도금기술개발 환경규제에따른비철소재의생산및부품화공정의환경친화형공정으로변화시키기위한기술개발및순환자원화를위한재활용기술개발 고성능화, 자원및에너지절약, 저공해용프로세스기술중점개발 27

32 구리산업에서저에너지, 고생산성, 친환경공법으로자용로공법, 비쯔비시공법, ISASMELT/ AUSMELT 공법적용 유럽 EATP(European Aluminium Technology Platform) 은 mass flow 모델을통한 Al 자원재활용연구중이며일본은 supply chain 분석을통한스크랩재활용연구진행 중국, 인도의아연광산개발과함께재활용기술개발중이며제강분진으로폐기되던아연분진을재활용하는공정개발 분말재료기술은독점성이강한분야이며재료개발, 공정개발, 평가및부품설계등의분야로구분 나노분말제조가능한졸-겔 (sol-gel), 역미셀 (reverse-micelle) 등의액상법과화학기상응축, 아크방전등분말성형공정에서는치밀화와입자성장의관점에서새로운소결방법개발 평가및부품설계분야에서는자동화와컴퓨터활용에집중하고있으며, 3D 프린팅용소재기술로금속분말기술재조명 희소금속재료관련핵심생산기술은대부분선진국에서독점하고있으며일본은화합물반도체, 전지, 자성재료등고기능성희소금속소재개발에집중 미국의경우정부주도의국가계획수립, R&D 자금지원, 민간 R&D 세제혜택등을실시중이며, Teledyne Wah Chang에서전략소재개발을위한 Zr, V, Nb, Ta, Hf의추출, 정련, 제조, 합금등에대한연구진행 중국은희소금속자원을다량보유하고있으며 ET관련희소금속소재, CIGS 박막태양전지용희소금속소재등에개발집중 2009년세계경제위기이후달러및엔화를비롯한화폐가치의불투명성에의하여 In, Ga 을비롯한희소금속소재의확보에각국의치열한경쟁상태이며, 고기능성을보유한희소금속에대한자국산업정책이지속적으로발표되고있는실정 국내기술동향 미래에너지원의안정적확보및에너지자립화를위해발전효율향상이국가적이슈이며, 이를위해선진국사례와같이산-학-연컨소시엄형태로고온-고압-고효율발전플랜트용핵심구조용소재개발, 장기간물성 DB 확보및실관 / 실증 Plant적용을통한소재부품의신뢰성검증을위한국가적장기연구개발프로그램필요 에너지개발환경의가혹화에따라고강도, 내마모, 내식, 극저온특성등새로운임계성능을요구하는소재개발이요구됨 2025년 CAFE 규제대응을위한 2006년대비 35% 경량화차체양산이불가능할경우벌금에의한자동차가격경쟁력상실위기 ( 북미및 EU 자동차시장진출불가능 ) 에처해있어이에대응하기위한경량강판개발필요 일관제철의경우품질, 조업기술면에서세계최고수준의경쟁력을보유하고있으나고부가가치강생산기술은선진국에비해낙후 고로, 전기로등설비신예화, 대형화를통해선진국보다우수한단위설비당생산성확보하였지만, 원자력제철, 수소환원제철등신기술및원자력발전, 심해유전등특수용도용철강소재기술부족 28

33 포스코는전단용접방식의연속열간압연기술실용화하였고, Finex 상용화플랜트준공등으로환경친화적생산설비구축중이며. 현대제철은고부가가치의고강도내충격용 H형강개발 고기능 TRIP/TWIP강박판주조기술, 변태강화형용융아연도금강판기술, 친환경자동차용 UHSS급열연및냉연강판소재등친환경자동차용고장력표면처리강판등제품별고장력, 경량, 극한환경대응철강소재기술개발 발전소발전기용고망간 / 고질소강의경우실험실적인규모의연구는진행되었으나실생산제조기술개발이필요 풍력발전용플랜지및베어링용강재, 플랫폼용선재등을개발중이며, 극지, 심해등의극저온용주강품소재개발중 화력발전소탈황설비용내식강제조기술, 냉각해수설비용 Hyper 듀플렉스스테인리스강제조기술, IGCC 발전소용내열압력용기소재기술등에대한기술개발중 태양전지기판용박판스테인리스소재의경우고가의설비, 고난이냉연기술등으로국내기술미확보상태 경량금속소재및비철금속소재에대한산업적중요도확산으로관련연구활동이활발 알루미늄은고강도, 고성형성달성및저비용화구현을위한연구진행중이며마그네슘은박판주조고성형성판재제조, 고강도마그네슘온간 / 열간고속압출기술개발중 비철경량금속소재시장은신소재 / 신제품을대상으로고부가가치화및원소재자급화요구가심해지고있으며그린수송, IT 융합등의핵심기반소재로서신시장창출및신성장동력원으로핵심비철소재기술력확보가필요 알루미늄의경우중소 / 중견기업중심산업재편으로기업자체 R&D가미진한상태였으나최근자동차용소재개발, 주조불량저감, 생산성향상기술등의연구진행 제련, 정련등의대규모플랜트가요구되는후방분야를제외한가공업에서는빠른기술주기에대응할수있는중소중견기업의육성이필요하며수요기업과의실질적인연계체계구축을통하여세계최고수준의수요산업연계발전가능 분말금속소재관련대기업이전무하며기술개발은정부출연연구소중심으로진행중 대학의경우분말성형, 소결등공정과미세조직, 특성등평가위주의연구진행 성형 / 소결분야는선진국에근접한기술을확보하였으나분말자체는수입에의존하는상태로새로운조성의합금개발과공정변수제어에따른입자제어기술필요 자원부족, 협소한국내시장규모에따른희소금속소재기술경쟁력저하로정부의투자와기업의기술개발이필요 범국가적희소금속광산및소재공정연구투자진행하고있으며, 포스코, LG 등대기업중심으로희소금속사업에신규투자진행, 산업통상자원부주도로희소금속관련신성장동력사업강화차원의원천기술개발추진 29

34 6. 중소기업대응전략 Factor 기회요인위협요인 정책산업시장기술 국가기반산업유지와첨단산업발전에핵심적인소재로서향후에도각국가별로관리극대화예상 산업통상자원부에서는주요희소금속을지정하여국가적으로비축관리시스템을구축하고있으며, 생산, 수출, 수입을철저히관리연비규제등으로고강도경량소재에대한수요증가 자동차, 건설등관련전방산업의꾸준한성장및디스플레이, 전기모터, 풍력발전등첨단산업의성장 자동차분야의경우연비증가이슈에따른경량고강도소재에대한수요증가 전기모터및디스플레이용고부가가치금속소재관련시장성장예측 글로벌금융위기의진정국면, 셰일가스개발, 3D 프린팅등지속적인호재로전반적인산업환경개선 FTA 체결에의한자동차, 전기전자등금속소재의전방산업에대한활발한연구개발진행 OLED TV 등고급가전에대한생산및수출증가 철강소재, 경량금속소재, 비철금속소재의경우국내의산업기반이안정적으로구축되어있으며대기업및중견기업을중심으로한기술개발이활발히진행 경쟁력확보를위한고부가가치고특성금속소재의개발요구증가 제련, 주조, 소성가공, 부품, 완제품의 supply chain 완성요구 기술선진국과신흥공업국의상호견제로성장저하우려 중국의긴축재정정책으로인하여철강을비롯한금속소재의수요감소가능 대부분의희소금속의국가적관리로인한해외자원에대한탐사및투자미진 중국의경제성장둔화및유럽재정위기의재부상으로인해전세계적으로기반산업에대한투자가지연 국내자동차산업의생산감소, 조선건조량감소, 건설경기침체등복합적인원인으로인한내수및수출감소 금속소재의원료보유국의정책에따라금속소재의수급및가격변동이발생하는원료공급자우위의시장구조형성 국내금속소재업체의경우원료에대한자체수급율이낮아중국, 호주, 칠레등해외주요금속매장국가의정책과가격변동에대응이취약 선진국대비고부가가치금속소재에대한경쟁력이낮고단순가공에의한저부가가치형산업구조형성 고특성금속소재에대한국내생산및연구기반이취약하여기초연구에머무르고있는상황으로대부분수입에의존 선진국의기술선점기업의원천특허및표준장벽 전방산업건재 공급자우위시장구조 기반산업지속성장 첨단산업기반소재 고특성고부가가치 전주기적기술개발 중소기업의시장대응전략 국가기반산업및첨단산업의핵심소재로서국가정책적지원확대에따른지속성정을위한구체적목표시장수립 고부가가치의고특성금속소재개발및전주기적통합기술개발필수 공급자우위시장구조탈피를위한원천기술확보 고효율, 고부가가치화기술확보를통한시장경쟁력강화 30

35 7. 중소기업전략제품 가. 중소기업관심제품 중소기업청 R&D지원사업에신청한과제를주요품목별로분석한결과, 기타금속재료관련기술 (21.2%), 재료공정기술 (15.1%), 복합재료 (14.3%), 구조재료 (13.0%) 등의순으로중소기업이기술개발에관심을보이는것으로분석 중소기업이기술개발에관심이높은품목은 기타금속재료관련기술, 재료공정기술, 복합재료, 구조재료 등의품목과관련된기술개발과제를다수신청 [ 중소기업청 R&D 지원사업신청과제현황 ] 주요품목 과제건수 합계 점유율 (%) 평균증가율 (%) 구조재료 % 40.6% 금속정제 / 회수기술 % 11.9% 기계 / 전자부품소재기술 % 8.9% 기능재료 % 44.2% 금속소재 기타금속재료관련기술 % 20.0% 복합재료 % 27.7% 생체재료기술 % 4.4% 에너지소재기술 % 15.7% 재료공정기술 % 32.6% 재료분석 / 평가기술 % 0.0% 합계

36 나. 중소기업전략제품 [ 금속소재분야전략제품 ] 전략제품 개요 알루미늄경량소재 비철금속중에서상업적으로가장사용량이많은소재로순알루미늄및그합금을이용하여압연, 압출등의가공재또는주조재형태로제조된소재 수송기기용철강소재 경량화추세의수송기기에적용가능한경량의고강도철강소재 금속소재 금속플레이크및나노분말 동및동합금소재 금속분말은철, 알루미늄등을비롯한금속을분말화공정을통해수 ~ 수백마이크로미터수준의분말로제조한소재를의미하며, 나노분말이란나노분말을구성하는 1 차입자의직경의크기가 100 나노미터이하인분말을의미 전도성이우수한순구리를비롯한도선용구리합금소재및절삭성등우수한황동, 청동등의구조 / 조형용소재 고강도 고기능성마그네슘합금 경량금속소재중가장밀도가낮은초경량소재로난연특성, 고내식특성등을갖는마그네슘합금및부품 희소금속소재 지각내존재량이적거나채굴및정련공정이어려워기타금속에비해희소가치가높은금속을말함 32

37 전략제품현황분석 알루미늄경량소재

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39 전략제품현황분석 알루미늄경량소재 정의및범위 비철금속계열로, 순알루미늄및알루미늄합금을이용한주조재및가공재를포함한경량금속소재 판, 봉, 관등의형태및제품으로성형가공이용이한산업용소재를포함 정부지원정책 산업통산자원의 경량알루미늄소재기반구축사업 추진 9대국가전략프로젝트 에경량소재분야선정을통해자율주행차와전기차용알루미늄합금을 2022년개발을위한출연연구기관및소재기업지원정책추진 소재부품미래비전 2020, ʻʻ제3차소재부품발전기본계획 (ʼ13~ʼ16)ʼʼ을수립하여소재부품 4대강국진입을목표로 R&D를추진중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 가공생산기술력은높음 현대자동차, 삼성전자등주력산업수요기업보유기회 (Opportunity) 정부정책및성장동력산업육성 자동차, 항공기, 조선, 철도, IT산업에서의수요급증 연비 / 환경규제로인한수요확대 약점 (Weakness) 중소 / 중견기업중심으로산업구조형성 낮은영업이익율 선진국대비낮은기술력위협 (Threat) 공급과잉산업 LME 알루미늄가격변동에따른이익변동 대규모의장비투자자금필요 선점기업의시장영향력으로인한진입장벽높음 중소기업의시장대응전략 공정비용저감기술개발을통한가격경쟁력확보 금형설계, 주조방안등의성형기술확보를통한해외시장진출 고부가가치고특성알루미늄소재개발 35

40 금속소재 - 알루미늄경량소재 핵심기술로드맵 36

41 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 순알루미늄및알루미늄합금을이용한주조재및가공재를포함하는경량특성을갖는금속소재 상용알루미늄및합금원소가첨가된알루미늄합금이있으며주조재와가공재로나뉨 철강소재대비 1/3 수준의낮은밀도로철강소재를제외한금속중가장많이사용되는소재 보크사이트광석에서얻어진알루미나를환원공정을통하여순알루미늄금속으로제조 순알루미늄및알루미늄합금의판재, 압출재등제품을만들기위한중간재성격의소재와주조용알루미늄합금을이용하여제조된주물재를모두지칭 [ 알루미늄기술가치사슬 ] 알루미늄경량소재는자동차, 철도부품, 선박및해양플랜트재료, 건축등다양한산업에서활용 알루미늄합금은환경친화적이며재활용이용이하고, 고강도대비중량비가뛰어나며, 내식성과가공성이우수 자동차뿐아니라고강도, 경량화소재로서선박및해양플랜트등기타수송기기에도활용 알루미늄경량소재는수송기기, IT 융합등의핵심기반소재로서신시장창출및신성장동력원으로핵심기술력확보가필요 알루미늄의경우중소 / 중견기업중심산업재편으로기업자체 R&D가미진한상태였으나최근자동차용소재개발, 주조불량저감, 생산성향상기술, 원가절감등의연구진행 알루미늄판재의경우자동차경량화이슈에따라자동차분야를중심으로지속적인성장이이루어지며, 디스플레이등의프레임, 스마트폰외장등꾸준한수요가요구 고부가가치판재산업은일본및유럽등의기술선진국을중심으로지속적인성장하며박판의호일과패키징분야는안정적인시장규모를바탕으로성장 2015년미국포드사는픽업트럭 F-150의 Full Body 소재로알루미늄적용에따라 70년대알루미늄맥주캔적용에맞먹는알루미늄업계의최대희소식으로받아들여짐 국내수송기기용알루미늄경량소재의경우자동차뿐만아니라철도, 선박, 항공기에적용중 한국형고속전철객차차체에알루미늄이적용중, 항공기의경우일부주조및단조품이개발적용중 선박의경우, 일부구조체및 LNG선탱크, LNG 추진선박 LNG 저장용기등에적용 자동차의경우기존에는주조및단조재위주로적용이되어왔으나, 최근압출재및판재적용분야가확대되는중 37

42 금속소재 - 알루미늄경량소재 나. 범위 (1) 제품분류관점 국내경제규모의확대와더불어알루미늄가공제품은꾸준한수요의증가가예상되고있으며, 가공용이, 경량성, 높은열전도성, 무독성, 저온특성, 재생용이, 연료절감및환경오염감소등의다양한특성때문에그사용용도가보다포괄적으로증가 산업구조의고도화에따라소성및절삭가공이우수하기때문에판, 봉, 관, 등의각종형태및제품으로성형가공이용이한알루미늄을산업용소재로다양한합금제품의수요가증가할것으로예상 1991년대한알루미늄공업의신지금생산중단이후국내알루미늄괴 ( 순괴및합금괴 ) 는 100% 수입에의존. 현재수입스크랩등을이용한재활용지금은국내생산중이나신지금을비롯한고순도알루미늄괴는전량수입 알루미늄압연판재는대규모장치산업군에속하며, 두께의균일성유지때문에기술의축적과경험이필요하며진입장벽이매우높은산업으로, 알루미늄판재산업은박판의호일과패키징분야가안정적인시장규모를바탕으로성장을하고있으며, 특히 IT 분야의프레임및자동차분야와같은고부가가치판재산업은일본및유럽등의기술선진국을중심으로지속적인성장하고있으며, 현재수송기계분야의알루미늄판재의점유율은 22% 를차지하고있으며, 향후세계적인연비규제강화에따른차량경량화를위한알루미늄판재의지속적인성장이필요하며전량수입에의존하고있는고특성알루미늄합금판재개발이필요 알루미늄박판은열전도성, 가공성, 방습성및광택이좋은특성때문에전기, 전자및자동차산업에서식품, 제과, 연초등의포장재산업및공조기및열교환기의핀재, 통신용케이블의피복용등에이르기까지광범위하게사용. 최근종이와맞붙이거나, 박의표면에그라비어인쇄를자유롭게할수있게되어포장용으로서의사용량이증가하고있으며, 건축용용도로서도열차단효과가뛰어나건축물의천정 벽등에넣거나광열의반사용으로판에붙여서사용 수송기계분야의알루미늄압출재점유율은 17% 를차지하고있으며, 알루미늄소재중에서가장빠르게자동차에적용확대가이루어질것으로예상 알루미늄주조재의가장큰적용분야는수송기계산업이유럽의경우 70% 이상을차지하며, 하우징류를비롯한차체, 샤시및파워트레인분야로확대되어수송기계분야점유율확대 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 알루미늄괴 순알루미늄괴, 재활용괴, 알루미늄합금괴등주조 압연판재 DC 주조판재, 후판재, 연속주조판재, 박판의호일, 패키징, IT 판재, 차량용판재 알루미늄경량소재 압연박판 알루미늄박, 공조기, 포장재, 열교환기핀재, 통신용케이블피복, 건축물판재 압출재 건축기자재, 자동차, 가전및기계부품용봉, 관, 형재 주조재 다이캐스팅주조재, 사형주조재, 금형주조재, 정밀주조재, 하우징류, 차체, 샤시, 파워트레인등수송기기부품 38

43 전략제품현황분석 (2) 공급망관점 알루미늄경량소재는원광석으로부터원소재를추출하는제련, 정련공정뿐만아니라원소재를이용하여주조, 가공하는공정과열처리, 표면처리등의후속공정을통하여수송기기부품, IT 용부품, 에너지및환경관련부품등으로적용되는각종소재와부품을포함 국내알루미늄제련및정련분야는산업형성이되어있지않으며주조의경우합금잉곳, 연속주조판재및봉재, 금형 / 사형 / 다이캐스팅등주조품등으로기술분류가가능 가공분야는압연재, 압출재, 단조재, 각종성형부품, 용접및접합제품등과관련된기술분야 후속처리분야는열처리제품, 아노다이징등의표면처리제품등과관련된기술분야 재활용분야는재활용지금제조및스크랩정제제품과관련된기술분야 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 주조 합금잉곳, 연속주조판재및봉재, 금형 / 사형 / 다이캐스팅등주조 알루미늄경량소재 가공 후속처리 압연재, 압출재, 단조재, 각종성형부품, 용접및접합제품 열처리기술, 아노다이징, 표면처리기술 재활용 재활용지금제조기술, 스크랩정제기술 39

44 금속소재 - 알루미늄경량소재 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 알루미늄경량소재는국가기반산업인자동차, 철도, 조선, IT 등의산업과의연계성이높아전방산업으로의파급효과가큰산업 알루미늄소재는수송기기경량화의핵심소재로정밀성형성, 인성, 용접성, 강도, 도장성등의특성향상과함께공정비용저감을위한기술개발이필요 알루미늄경량소재는국민소득에비례하여수요가증가하는추세를나타내어미국, 유럽, 일본등선진국수요가많음 국내시장규모는국민소득대비상당히높은편, 최근중국시장의급성장으로동아시아시장확장 타금속소재와유사하게알루미늄경량소재시장은최근수년간공급과잉상태 알루미늄압출산업은건축기자재에적용되는것이대부분이었기때문에건축산업에영향을많이받아왔으나, 최근에는자동차및수송기기분야에서의경량화요구증대와 IT 가전산업에서의프레임부품의수요가지속적으로늘어나면서안정적인 30만톤정도의시장규모확보와연간 10% 이상의성장이지속되고있으나, 고부가가치의압출소재는수입에의존하고있으며, 알루미늄주조산업과유사하게저부가가치의중소기업산업영역이기때문에, 고부가가치를창출할수있는알루미늄합금및이에필요한경제적인성형기술이확보되어야함 알루미늄주조산업은자동차및기계분야의근간이되는산업으로중견기업및중소기업을중심으로산업구조가형성되어있으며, 2013년현재연간 45만톤정도의시장을확보하고있으며, 자동차및기계분야산업의규모에맞추어서지속적으로성장을하고있으나, 대부분영업이익율이낮은중소기업의산업영역으로고부가가치산업으로의변환이필요 알루미늄주조의경우에는기존의적용소재를부품의특성에맞추어서개량하는정도의기술이대부분이었지만, 다이캐스팅설비가금형의진공을제어하는전자기펌프및제어기술의발전으로, 다이캐스팅시가장큰문제점으로지적받던기공을제어할수있는고압, 고진공다이캐스팅기술이개발 고압고진공다이캐스팅설비에적합한알루미늄합금소재가개발되기시작하였으며, 독일의 Rheinfelden사는알루미늄합금에서내식성및연신율을저하시키는첨가물인 Fe 함량을제어하고, 대신 Mn과 Be을첨가하여, 특성을향상시킨소재들로기존의저급한하우징부품이아니라열처리및용접이가능하여자동차차체부품에경제적으로적용할수있는소재를개발하여자동차선진메이커를중심으로적용 알루미늄주조산업은대표적인중소기업형산업으로전통적인정형가공법중의하나인중력중공주조를비롯한정밀주조, 다이캐스팅, 열간단조등의제조공정이주류를이루며대부분장비는수입에의존하나, 금형설계, 주조방안및공정제어등으로자체기술개발로인해불량저감, 생산성향상기술등을확보 40

45 전략제품현황분석 (2) 산업의구조 알루미늄경량소재의경우원소재가격비율이높고경기변동에민감한산업구조를갖고있으며국내전방산업의기반이되는산업 [ 알루미늄경량소재분야산업구조 ] 후방산업 알루미늄경량소재분야 전방산업 원광석, 소재, 재활용 고순도소재, 합금잉곳, 주조재, 판재, 박판, 압출재 자동차, 조선, 우주항공, 신재생에너지, 방위, 가전제품, 디스플레이, 반도체, 건축 전방산업은국가기반산업인자동차, 조선, 가전, 디스플레이, 반도체등을비롯하여우주항공, 신재생에너지, 반위, 건축등다양한분야로존재 북미알루미늄수요시장의경우 2015년금액기준으로수송기기분야가 35.8% 로가장높으며포장재 ( 캔포함 ) 가 18.2%, 건축 12.1%, 전자전기 6.8% 순으로비중을차지 국내수송기기분야의경우, 2013년기준 31% 로가장높으며, 건설 18%, 캔 12%, 기계장비 9%, 전자전기 9%, 소배내구재 7%, 포장재 5% 순으로비중을차지 후방산업은원광석, 소재, 재활용지금등의분야로구성 [ 알루미늄전방산업비중 ] 구분 수송기기 포장재 ( 캔포함 ) 건축전자전기기계장비일반소비재기타 북미 유럽 일본 한국 * 자료 : The Aluminum Association (2015), European Aluminium Activity Report 2015, Japan Aluminium Association (2015) 41

46 금속소재 - 알루미늄경량소재 나. 경쟁환경 알루미늄산업은주로대규모장비투자가필요한분야로북미 / 일본등선진업체위주로투자및개발이진행되고있음 Alcoa는아이오와 (3억달러 ) 와테네시 (2.75억달러 ) 공장증설을위해 5.75억달러투자하였으며 MENA(Middle East and North Africa) 공략을위하여사우디아라비아에 3.8억달러를투자 Novelis는뉴욕주 Oswego 공장을포함, 독일및중국공장개선을위해 5.5억달러투자하는등자동차용알루미늄생산을위한대규모시설투자에착수 GM의경우 2018년까지알루미늄차체를전면적용한픽업트럭을개발하기위해 Alcoa 및 Novelis와공급계약을체결하였으며주력모델인쉐보레실버라도와 GMC 시에라 2019년형에알루미늄차체가적용될것으로예상 일본은 KOBE STEEL, 도요타통상등과합작으로미국내자동차용알미늄판재공장설립을검토하고있으며 13년 6월유럽알루미늄메이커인 Hydro사와자동차알루미늄판재에관한기술협력협의, 13년 9월중국텐진에알루미늄판재제조 / 판매회사설립결정등사업화를진행중 국내알루미늄판재제조사는 DC Casting 및 Strip Casting 공정으로양분되어생산및기술개발중이며, 대부분일반재, 식음료, 건축용및전자기기용소재로 1000, 3000, 5000 및 6000계합금을생산 Mg 함량이높거나 Mg2Si 석출강화효과가큰고강도소재의경우에는대부분수입이의존하고있으며, 현재는 1000계, 3000계, 5000계의 A5052 및 6000계의 A6061 정도의저 / 중강도소재를위주로양산 국내알루미늄경량소재분야에서가공재의경우주로중견기업이상의업체에서생산중이며, 주조재의경우중소기업위주로제품생산 알루미늄합금판재는노벨리스코리아, 조일알미늄, 대창AT에서주로생산하고, 압출재는알루코, 신양, 동양AK, 남선알미늄등다수의업체에서생산 롯데알미늄, 동원알미늄, 동일알루미늄, 삼아알미늄등에서알루미늄호일생산 주조재의경우동남정밀, 인지A&T 등의업체를비롯한소규모다수업체에서생산 자동차차체용알루미늄소재는각업체별로고유소재및공정기술을개발한상태이며, 일본 KOBE STEEL사의 5J32, 6K21 등이대표적 알루미늄합금을자동차부품에적용할경우현재기존강판소재대비 1.3~2배정도의가격상승이예상되므로원가절감에대한연구가절실한상태 소재비용절감측면에서 Novelis는기존음료캔재중심의재활용역량을차체소재로적용하기위해높은 Fe, Si 함량에따른판재제조, 성형성등의기술개발도진행 기존 DC공정대비공정생략형인연속박판주조공법을이용한판재를자동차구조패널등에적용할경우기존공정대비에너지측면에서약 20%, 생산비용측면에서 15% 정도의비용절감이가능 터키의 ASSAN에서는 Twin Roll Casting으로주로저합금계를생산중이며, 일본경금속에서는 Twin Belt Casting으로자동차용알루미늄판재제조연구를수행 미국의 Alcoa에서는 MicromillTM 기술적용으로생산시간의획기적인단축및 40% 이상의성형특성향상이가능한알루미늄박판제조공정개발 42

47 전략제품현황분석 [ Alkoa사의 Micromil ] 알루미늄자동차차체의내판은가공경화특성으로차체충돌시충격을효율적으로흡수할수있는 Al-Mg 2원계중심의 5xxx계열알루미늄판재가적용되고있으나, 초기에는 Stretcher Strain Mark (SSM) 의결함으로사용에제한 5xxx계알루미늄판재의 SSM 문제를해결하기위하여, Alcoa, Alcan, Hydro, Kobe Steel 및 Novelis 등의메이커를중심으로, 압연공정중에열처리및압하율로 SSM을제어하는방법의비효율성을개선하기위하여, Mg에의하여발생된 Cottrell atmosphere를제어하여항복점연신현상을억제할수있는첨가원소를통하여 SSM 문제를해결하고자하는기술이경쟁적으로개발 SSM 문제를해결한후에는자동차차체로적용시생산성향상을위하여, Mg 함량증가에따른내식성및용접성문제를해결하기위한합금개발이진행되었으며, 내식성및용접성향상소재의개발이후에는차체의강성을확보할수있는복잡한형상까지성형이가능 Roller hemming과같은특수한 hemming이아니라기존스틸소재에적용하던일반 hemming 공정의적용이가능하여생산성을향상시킬수있도록단순히합금원소만을개발하는것이아니라압연판재생산시성형성방위제어기술까지개발 6xxx계알루미늄판재는용체화처리인 T4 상태에서성형을한후에도장공정의강화기구인도장경화를이용하기때문에북미, 유럽및일본등의거의모든자동차메이커에서차체의외피에적용 초기에는 A6061 판재의적용이고려되었으나 20% 내외의연신율로성형성에제한을받았으며, 성형성이우수한 A6063 판재의경우에는도장경화특성이부족하여사용에제한 성형성과강도및도장경화특성이우수한 A6111 및 A6016 T4 열처리판재를적용하고도장열처리시인공시효로 T6 열처리가되는판재를차체의외피에적용 차체의측면및하부판넬에적용할경우에는성형성, 용접성및내식성이중요하기때문에 5xxx계와유사하게압연시성형성방위제어를위한기술개발과동시에용접성및내식성을향상시키기위한기술들이지속적으로개발 알루미늄소재의선진국대비국내기술수준은미약 43

48 금속소재 - 알루미늄경량소재 [ 알루미늄전방산업비중 ] 구분국내수준선진국수준대비 주조장비수입, 부품생산선진주조기술 80% 압출저합금계위주고강도소재 70% 압연비열처리형합금고강도함금 50% 재활용 탈산제, 스크랩첨가비율향상, Can to Ingot * 자료 : 한국산업기술진흥원, 산업기술로드맵 (2013) Can to Can, Scrap to virgin 50% [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류알루미늄판재알루미늄압출재알루미늄주조재 주요품목및기술 고강도알루미늄판재, 고성형성알루미늄판재, 고강도압출재, 대형주조재, 고품위다이캐스팅재, 아노다이징가능다이캐스팅재 해외기업 Alcoa( 미국 ), Hindalco( 인도 ), Novelis( 미국 ), Aleris( 유럽 ), UACJ( 일본 ), 고베철강 ( 일본 ), Chinalco( 중국 ), Kaiser( 미국 ) Hydro( 독일 ), Alcoa( 미국 ), Sapa( 유럽 ), Constellium( 유럽 ), Zhongwang( 중국 ) Novelis( 미국 ), Alcoa( 미국 ), ATEK( 미국 ), RCM( 미국 ), Texas Die Casting( 미국 ) 국내기업 노벨리스, 조일알미늄, 대호에이엘, 대창 AT, 롯데알미늄, 동원알미늄, 삼아알미늄, 동일알미늄 알루코, 남선알미늄, 신양, 새서울, 동양 AK, 고강, 알코아코리아 성훈엔지니어링, 동남정밀, 인지 A&T, 삼기기공, 깁스코리아, 대신금속 44

49 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 수송기기산업에서 CO 2 발생의 85% 를차지하는자동차산업의연비및배출가스규제는 2020년까지 2015년대비평균 25% 이상강화 EU는규제대비 5% 인 CO 2 배출 g/km 초과시 10조 9천억원부담금발생 (1g/km당 95, 1,730만대 ) 북미는규제대비 5% 인 2.3mpg 초과시 2조 6천억원부담금발생 (0.1 mpg당 $5.5, 1,740만대 ) 국내는규제대비 5% 인 CO 2 배출 5g/km 초과시 2,250억원부담금발생 (1 g/km당 1만원, 450만대 ) * 자료 : 2014 환경부 / 산업통상자원부 [ 2020 년국가별승용차연비및 CO2 규제현황 ] 자동차업계에서차량경량화를위한알루미늄적용확대중이며경량화관점에서가장경제적이고진입이용이한차체및외관적용대응소재기술필요 미국포드사의 2015년형 F-150 픽업트럭의 Full-body 알루미늄적용 GM사는 2018년목표로쉐보레실버라도, GMC 시에라등알루미늄차체적용픽업트럭개발중 일본도요타사는 2017년출시될렉서스 LS, GS 등과 2018년미국産캠리에알루미늄소재적용확대예정 자동차부품용 Al 소재적용 : 2012년 9% 에서 2025년 16% 로확대예상 ( 자료 : Ducker Worldwide 2014) 2025년 26.6% 의차체와외관에알루미늄사용예상 ( 부피기준 ) 국내의자동차생산수준은세계 5위의수준이며, 국가의핵심기반산업으로지속적인성장과발전을위해서선진국의환경및연비규제에신속한대응이필요 자동차의경우에는하이브리드및전기자동차와같은친환경자동차만이아니라기존의내연기관의자동차도경량화가필수인상황 국내자동차시장은 IMF 이후급격한시장변화를걸쳐현재안정화상태로들어서고있으며약 130~150만대의시장이형성 자동차경량화에서실질적으로차체및섀시를경량화시킬수있는가장현실적인핵심소재는 Al 합금 45

50 금속소재 - 알루미늄경량소재 대부분의자동차알루미늄판재는일본의 Kobe-Alcoa 또는 Novelis에서생산된자동차알루미늄판재를수입해사용하고있으며향후알루미늄차체적용차량이증가할경우자동차차체용알루미늄합금판재의수요는크게증가할것으로예상 최근선박배출가스규제, 원유의가격불안정성및상승추세로인한 LNG 연료선박수요증가 질소산화물은 2010년대비 2016년 80% 절감, 황산화물은 2020년 90% 절감하는국제해사기구 (IMO) 규정발효로기존선박연료로는기준충족불가 세계최초로컨테이너선에적용된 LNG 추진선박이국내에서설계되어 2015년건조되었으며국내인천항순시선인 ECO-Nuri호가최초로 LNG-fuelled 선박으로건조되어운항중 선박및해양플랜트에서주로사용되는극저온용재료로는알루미늄합금, 스테인리스강, 니켈강, 인바합금등이있으며알루미늄합금으로는 A5083 합금이주요국제선급및미해안경비대 (USCG, United State Coast Guard) 의승인을받음 * 자료 : DNV GL, 2015 [ LNG 추진선박의연도별및지역별 (2020) 수요예측 ] 최근 OLED관련반도체장비업체에서고진공도유지를위한부품제작에알루미늄후판을적용중이나고가의압출판재대신 Slab을가공하여사용중이며대부분수입에의존 국내 Al 판재는설비및수요에기반하여박판재중심으로기술개발이이뤄지고있는상황이며, 고강도 Al 판재는설비운영특성상협폭만공급이가능하여자동차트렁크격벽등에활용 Al 후판의경우, 반도체및기계부품용으로노벨리스및대창AT가공급하고있으며, 고강도 Al 판재에대한기술개발은소원한상태 46

51 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 알루미늄산업에서전체적인소비규모및성장은중국을중심으로한아시아신흥국가들이주 도중이며, 성장률이 9% 이상으로높음 2015 년기준알루미늄순지금생산 : 중국 31.7 백만톤 ( 전세계 56 백만톤 ) 2015 년기준세계알루미늄시장규모 408 억불규모 [ 세계알루미늄경량소재시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 십억달러, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 * 자료 : Markets and Markets, Lightweight Materials Market (2014) 최근수송기기경량화요구힘입어자동차, 철도, 선박등다양한분야에응용확대가기대되 며고급, 대형, 친환경등프리미엄제품선호소비트렌트에따른프리미엄소재로각광받아 급속한시장확대전망 * 자료 : Markets and Markets, Lightweight Materials Market (2014) [ 경량소재및알루미늄시장규모 ] 수송기기용알루미늄시장은향후빠른성장을보일것으로예상 국외수송기기용알루미늄시장은연평균 11.6% 의성장률을보이며, 2015년 377억달러에서 2021년 727억달러규모의시장을형성할것으로전망 ( 출처 : Lightweight Materials in Transportation, BCC Research, 2015) Toyota, Volkswagen 등글로벌자동차업체들은연비향상을위한자체적인경량화플랜을설정하고관련기술고도화에주력하고있으며, 알루미늄을비롯한비철금속등차량경량화소재의수요가확대될것으로예상 47

52 금속소재 - 알루미늄경량소재 대표적인수송기기인자동차에활용되고있는알루미늄합금부품이엔진 / 변속기케이스및횔등에서차체판넬류등으로급속히확대되고있는추세 세계적인연비규제, 환경규제등으로후드, 도어, 테일게이트, 펜더, 루프를비롯한모든차체 (BIW) 와구조물에알루미늄적용확대 Al 후판은전체 Al 판재시장에서점유율이 10% 내외임에도불구하고지속적으로기술개발이진행되는이유는소품종소량생산에도불구하고상대적으로항공및국방산업에서큰비중을차지하면서도고부가가치산업이기때문임 미국 Alcoa의경우 Al 후판제품인증을보유하고있으며, 항공기용소재중심으로기술개발진행 일본의 UACJ는조선용후판의경우열연판기준으로폭 2m를일본내에공급하고있으며, 항공용후판재 ( 열처리 ) 를생산하여전세계에공급 자동차의연비규제및이산화탄소배출량에대한규제가강화됨에따라자동차경량화의요구는증가하고있으며부품및모듈을경량화할수있는소재 / 부품개발이주요이슈로부상 자동차의경량화를위해서기존의철강소재를대체할알루미늄, 플라스틱등신소재적용이요구되고있으며, 알루미늄을위주로마그네슘, 고장력강, 플라스틱복합재료등이경량화부품 / 소재로적용 전기차를위주로한친환경미래형자동차, 차세대고속철도, 조선, 항공분야의고성능경량소재로알루미늄이각광받고있으며, 각종수송기기의고성능경량화추세는장기적으로지속될것으로예상되어알루미늄소재비중이점차증가할것으로예상 현재자동차에사용되는알루미늄은대당 140Kg정도로경량화요구가증가됨에따라그사용량이지속적으로증가하고있으며차체및샤시부품의경우 13% 정도를차지하고있음. 차체경량화에대한지속적인수요증가에따라그사용비중이크게증가할것으로예상 48

53 전략제품현황분석 나. 국내시장 세계시장대비성장률이다소높은편이며, 원소재가격변동에따른시장변동이클것으로예상 2015 년국내알루미늄경량소재시장 : 25.8 천억원 [ 알루미늄경량소재분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 천억원, %) CAGR ('13~'15) 국내시장 * 자료 : Markets and Markets, Lightweight Materials Market (2014) 환율은 1,050 원 / 달러로계산 알루미늄경량소재분야선진업체들은생산량을유지하면서고기능합금제품을개발하는데집중하고있으며, 국내시장의경우소재를수입하여가공하는중소형가공업체들로구성 알루미늄경량화소재의자동차분야의활용은알루미늄 All-body 상용화가추진되면서차체위주의적용확대가예상되고, 완성차업체들의안정적조달체계구축으로관련분야기업의시장진입이점차증가할것으로판단 초경량부품및차체개발에있어서비용과경량화측면에서새로운소재의선정이고려되고있으며, 경량화를최대화하면서도비용상승을최소화시키기위한 Multi-Materials 개념의소재개발에역점 주조-전신재양방향대응을통한재활용성소재개발중으로경제적으로알루미늄차체및샤시부품시장을선점할수있을것으로기대 알루미늄경량화소재시장은도입기에있는시장으로서선점기업의시장영향력이높아초기진입장벽은다소높은것으로판단 자동차부품시장측면에서국내외시장모두시장의포화가진행되고있어경쟁이치열해지는성숙기시장이라볼수있으나자동차부품의경량화추세관련된소재부품 ( 경량화알루미늄소재등 ) 시장의경우향후신합금기술개발및상용화추세를고려하면도입기시장으로판단 정부는지난 11월친환경 LNG선도입시범사업을추진하고항만시설사용료감면등선박유인제도를시행중 현행국제가스운반선기준 (IGC Code) 은 LNG 연료탱크및파이프는니켈합금강, 스테인리스강, 9% 니켈강, 알루미늄합금등 4가지소재만사용하도록규정 국제가스운반선기준에부합하는저가, 경량, 동급품질의 Al합금개발이요구되며극저온사용및형상성형이가능한저가, 경량품질의 Al합금개발을통한세계시장선점기대 49

54 금속소재 - 알루미늄경량소재 다. 무역현황 알루미늄경량소재기술의공정기술로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중알루미늄경량소재품목의무역현황을살펴보았으며, 수출과수입의모두보합세 알루미늄경량소재기술의수출현황은 11년 26억 9,823만달러에서 15년 28억 6,158만달러수준으로증가하였으며, 수입현황은 11년 60억 5,929만달러에서 15년 59억 9,214만달러수준으로감소하여무역수지적자폭이소폭감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 1.5% 로증가하였으며, 수입금액은 -0.3% 로감소하여전체무역수지는 1.8% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.38) 부터 15년(-0.35) 까지증가한것으로나타났으나, 그수치가적으며, 수입특화상태를유지하고있는것으로나타나, 국내의알루미늄경량소재제품은해외시장의국내진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 알루미늄경량소재관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 2,698,236 2,561,824 2,644,572 2,880,272 2,861, % 수입금액 6,059,292 5,551,710 5,725,422 6,231,317 5,992, % 무역수지 -3,361,056-2,989,886-3,080,850-3,351,045-3,130, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 50

55 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 수송기기경량화를위한알루미늄소재적용확대 미국에너지부 (DOE) 의경량소재프로젝트 (lightweight materials program) 를통해기존 Steel 소재를알루미늄, 마그네슘, CFRP, 초고강도강등의경량소재로대체하여 49.8% 의경량화율을달성 개발자동차의알루미늄판재, 압출재, 주조재등알루미늄소재적용량 44.8% 차지 알루미늄주조재는유럽의경우, 70% 이상수송기기산업에적용중이며, 기존의수송기기에서는단순하우징류에적용되던것에서차체, 샤시및파워트레인부품까지적용분야가확대 고성능알루미늄주조재에대한요구를만족하기위한소재및주조기술확보필요 압연제품등국내기반기술취약분야의시장확장및국내개발시작 고강도알루미늄박판을경제적으로생산할수있는박판주조공법개발 알루미늄판재의경우고강도박판을필요로하는수요가증가함에따라서고강도소재와고강도소재를제조할수있는설비들이선진메이커를중심으로개발 강도와연신율이모두높은고인성소재를요구하는자동차분야에서는 Mg 함량이높은 A5xxx계합금소재가필요하지만 Mg 함량이 3% 이상으로높아지게되면판재압연및가공시특유의결함인 Stretcher Strain Mark (SSM) 이라는표면결함이발생되기때문에, 선진메이커들을중심으로이러한 SSM문제를해결할수있으면서강도와연신율이높은합금소재의개발과합금제조방법에대한기술개발이진행되어원천기술로확보함 강도와연신율이모두향상된고인성알루미늄판재의경우에는기존의 Direct Chill (DC) 캐스팅에의한빌렛을가공할경우가공경화효과로인하여압연시문제가발생 고강도알루미늄박판을경제적으로생산할수있는 twin belt 및 twin roll caster 방식의생산기술이지속적으로적용및개발이진행 최근 Alcoa의경우 MicroMillTM 기술적용으로생산공정단축및특성향상이가능한알루미늄박판제조가가능하다고보고함 고강도, 고성형성, 고방열성등다양한특성의알루미늄요구 최근알루미늄합금적용분야의확대에따라각적용제품의특성을극대화할수있는합금개발, 성형성향상, 방열성향상등의기술개발이이루어지고있으며단일금속으로구현하기어려운분야의경우동종또는이종클래드소재개발이진행중 알루미늄압출재의경우에는각각의합금계의특성을최대한으로살릴수있는소재들이개발되고있으며, 내압특성이요구되는 A3xxx계는 Mn 함량과 Cu 함량을조절하여내압특성이향상된소재가개발되었으며, 철강소재정도의강도를낼수있는 A7xxx계합금의경우에는 Sc과 Be의함량을조절하여강성을향상시키는소재들이개발 51

56 금속소재 - 알루미늄경량소재 알루미늄의압출과정에금형이가변적으로이동하여, 기존의고정된 2차원단면을가지던부품을압출단계에서변화를주어서가변단면을구현하여성형한계를극복하는기술등이일본의미쓰비시등에의하여개발이시작되었으며, 유럽과국내에서도가변단면및곡률의원천기술을확보하기위하여지속적인기술개발이이루어지고있으며, 특히상용화를위한최적화가진행 스마트폰외장재로사용되는알루미늄합금의경우, 고강도요구특성에따라고합금계합금적용이진행중이며, 이에따른아노다이징특성개선요구가있으며, 나아가아노다이징이가능한다이캐스팅재개발이필요 조선해양, 항공등극한환경적용을위한알루미늄합금수요발생 저온저장용기에사용할수있는소재는알루미늄합금, 니켈합금강, 스테인레스강등 최근포스코에서고망간강을개발하여시장진입을시도중이며강재별로원가측면, 용접성, 시설투자비등을고려하여최적의강재를선택하고있으나극저온강재특성상용접성결여, 변형발생 / 교정등일반강재와다른특성에대한요구가있음 LNG 선박용 Al 소재와관련하여피로부식균열과용접과관련된연구가많이수행되고있으며, 극저온용합금개발과극저온특성평가등의연구가수행되고있음 A5083 소재의경우 LNG선탱크의주재료로사용되며극저온에서의우수한기계적성능을이미검증받았으며, 상온및극저온에서의사용가능여부및안전성에대한평가가대부분이루어졌음 주조재-가공재동시사용시도 기존의알루미늄부품소재개발은하나의부품이정해지면, 그부품의특성을최대한으로구현하기위하여소재를지속적으로개량 따라서다른성분으로이루어진다양한합금으로인하여알루미늄부품의재활용에어려움이발생하여주로단순파쇄에의한탈산제로사용하거나순알루미늄첨가에의한주조용합금괴로제작 단일조성합금으로주조-전신재성형에모두적용이가능하며용접과재활용이용이한신개념의알루미늄합금을친환경 Duplex 알루미늄소재 Uni-알루미늄기술은기존의부품소재개념과달리, 부품적용시통합소재-특성구현-범용응용-통합재활용이가능하도록하는청정생산기반혁신기술 Duplex 알루미늄소재는재활용시차체 저급스크랩이아니라차체 차체, 샤시 샤시로고품위재활용을통하여, 현재저급스크랩재활용시요구되는제련대비 5% 에너지소모를 3% 미만으로절감이가능 알루미늄합금의잉곳및빌렛단계의유통에서부터부품화, 제품화및재활용과정의물류까지단순화를통하여알루미늄합금의전과정에서에너지부하를저감 알루미늄주조재의경우경제성과환경적인측면에서 Mg의허용한도를변경하고있는정도이며, Mg 함량이 4~5% 이상인 Al 합금에서 Fe를 Mn으로대체하여사용한신합금들이개발되었으나, 주조성에한계를가짐 52

57 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 주요선진국 ( 미국, EU 등 ) 주도하에자동차경량화관련하여외판및차체용알루미늄합금개발및적용중이며, 관련시장확대전망 세계최대알루미늄압연판재생산업체인 Novelis는자동차용 5xxx계및 6xxx계판재를생산라인을구축하고주력으로항복강도 290MPa급의 A6111 판재를생산하고있으며, 차세대자동차용알루미늄소재로항복강도 500MPa급 7xxx계판재생산준비중 EU의 Aleris는 3억 5천만달러를투자하여 6xxx계 (7xxx계생산가능 ) 자동차용알루미늄압연판재를생산하기위한라인을증설중이며, 항복강도 160MPa, 200MPa, 250MPa급의 A6016 자동차판재라인에소재고항복강도화를통한경량화를위해항복강도 400MPa급 Al-Zn-Mg 판재를추가 [ Novelis 알루미늄판재생산제품 ] 독일의 Rheinfelden사에서자동차차체성형용알루미늄다이캐스팅합금으로열처리여부에따라서크게두종류의합금으로구분하여개발 Al-Si계열합금 : 열처리를통한기계적특성확보 ( 대표적인예, SilafontTM-36, T7 상태항복강도 170MPa) Al-Mg계열합금 : 우수한항복강도및인장강도, 가공경화특성에따른충격흡수 ( 대표적인예, MagsimalTM-59, F 상태항복강도 220MPa, 2t 기준 ) 주로고압다이캐스팅용소재로사용되며낮은 Fe 함량요구로인한재활용스크랩사용불가, 금형소착에따른금형수명감소등의문제를해결해야함 53

58 금속소재 - 알루미늄경량소재 [ Silafont TM -36 및 Magsimal TM -59 적용부품 ( 좌 : Traverse (HPDC), 우 : Door (as-cast)> ] 극저온저장용기용알루미늄후판은해외선진알루미늄사중심으로주문생산방식으로공급되고있으며, LNG 저장용기와더불어항공기용날개 /Rib 등구조재, 국방산업용외장재, 열교환기및저장용기등에널리활용중임 미국오하이오주 Davenport 위치한 Alcoa 후판전용라인은주문생산시스템으로국내 H사에서건조한 MOSS형 LNG 탱크제작시소재를공급한적이있음 UACJ(Furukaswa-Sky Aluminum과 Sumitomo 경금속 2013년합병 ) 는 Fukui 공장에서 LNG Tanker용후판을생산하나, 박판겸용 Mill로주문생산중으로조선용후판은거의일본내수용 Alcan은조선용후판소재를공급하지않으며, 후판은대부분항공기용소재로특화됨 Aleris는독일소재공장에서 10만톤규모로항공기및조선용후판생산능력을확보하고있으며, 국내에는경량선박용알루미늄소재를공급하고있는것으로확인됨 항공기용알루미늄소재는 1900년대초반부터채용되어최근까지사용되고있음 Alcoa, Contellium, Aleris, Kasier aluminium 등이있으며미국 Alcoa사및유럽 Constellium 사가 Boeing 및 Airbus사와공동으로기술개발및소재시장을주도 Alcoa, Contellium은 Al-Li합금사업에대규모공장증설 대륙간중대형항공기보다대륙내이동중소형항공기시장의활성화예상 ( 13년 76% 30년 83%, ref. Boeing 社, 2013) 54

59 전략제품현황분석 [ 알루미늄항공소재주요기업 ] 구분개요항공소재사업현황 Alcoa Constellium Aleris Kasier Aluminum 년알루미늄기업 - 직원수 6 만명 - 전체매출 25조 / 항공소재매출 4조 ( 12년) - 11년 Rio Tinto분사 - 생산규모 20 만톤 - 직원수 ~ 3000명 - 생산규모 100만톤 - 직원수 ~ 4000 명 - 전체매출 4조 / 항공소재매출 0.4조 ( 12년) - 매출규모 13억불 - 직원수 ~2000명 * 자료 : KEIT PD Issue Report, 억불투자 Al-Li 세계최대공장완공 - Al-Li 압출재시장 1위 - Al-Li 합금 Airware 제품경쟁력우수 - 항공용판재시장 1위 - 13년 Al-Li 공장증설 - 12년 Al-Li 신규설비투자 - Al-Li 판재시장진출 - 항공용 2XXX, 7XXX소재중심사업 - Al-Li 관련특허보유중 용탕직접압연을이용한차량용알루미늄합금판재개발 스미토모경금속은시범생산라인구축및생산연구 도요타자동차는박판주조법을변형하여강도및성형성이우수한 Al-Mg 고강도합금판재개발 유럽에서는다양한프로그램을통한효율극대화노력중 SLC(Super Light Car), NADIA(New Automotive components Designed for and manufactured by Intelligent processing of light Alloys) 등의프로젝트를통하여자동차경량 화연구가진행중이며주로주조모델링및특성예측모델링등의연구가수행 선진차량의알루미늄 Bumper back beam 적용은매우활발하여 VOLVO, BMW, AUDI, SAAB, PORSCHE, RENAULT, GM, CHRYSLER, FORD, VOLKS WAGEN, MAZDA, TOYOTA 등대부 분의업체에서적용하고있으며유럽에서만연간 4 백만개이상의범퍼에알루미늄소재가채택 기업 Novelis ( 캐나다 ) Alcoa ( 미국 ) Norsk Hydro ( 노르웨이 ) [ 알루미늄소재주요기업 ] 주요연구내용 - 합금설계 / 특성향상및제어기술 - 용탕처리및선진주조기술 - 알루미늄압연제품의표면처리및코팅 - 자동차차체용알루미늄성형시뮬레이션, 충돌특성해석 - 고강도알루미늄합금개발 - 진공다이캐스팅기술 - 우주항공용 Al-Li 합금 2195 박판재 - 신규주조합금및주조기술개발 - 압출공정및응용개선 - 인쇄판용합금개선 - 음료캔엔드재용신합금개발 - 알루미늄 tailored blank 개발 * 자료 : 경량합금소재부품진흥기반구축연구용역, 경상북도 ( 재 ) 포항금속소재산업진흥원,

60 금속소재 - 알루미늄경량소재 (2) 국내업체동향 국내는알루미늄소비량이전세계 5 위에해당하지만, 원소재는전량수입에의존 * 자료 : KEIT, 산업통상자원부 [ 국내알루미늄산업현황 ] 압출은저합금계위주의소재로주로건축용제품을생산하고있으며, 최근자동차용소재에대한기술을축적하고있으며, 압연산업의경우저가형비열처리합금에국한되며, 호일및건축용판재위주의기술이확보되어있음 정밀압출재제조를위한등온등속압출시스템에대한연구가진행되어일부회사에서양산적용 국내의압연산업의경우, 열연 Mill을통해일반폭 ( 최대 1500mm) 후판소규모생산중이나, 6061 및 5052 위주로기계설비및반도체장비용으로공급 알루미늄합금의정형가공에서는주조와단조가비용과품질의측면에서경쟁 반응고및반용융공정등은주조와단조의장점을살리기위하여개발된공정이며, 이때발생하는문제점을해결하기위하여 COBA process 라는주 단조공정에대한관심이커지고있음 재활용산업에서주조용소재공급의경우대부분외국에서스크랩을수입하여이에대한성분제어를통해용탕혹은잉곳을주조업체에공급하고있으며, 전신재업체는최근원가절감차원에서특히압출산업에서용해 / 주조기술개발로알루미늄스크랩혼합비율을 60% 까지증가시켜알루미늄스크랩수요량대폭증가하고있음 상 / 조직복합제어고비강도화기술은알루미늄소재원천과제로현재1단계연구를진행하였으며, 주조재, 판재, 압출재및스크랩을 virgin화할수있는원천소재를개발 저가고강성알루미늄가변곡률압출소재및부품개발은스크랩을활용하여알루미늄합금의경제성을확보하면서, 압출시가변곡률이가능하도록압출과동시에벤딩하는기술을접목하여후가공생략이라는경제성까지확보한기술로자동차의샤시및차체에적용할수있는기술개발 IMF 이후대형알루미늄산업체가해외로매각된이후중견 / 중소기업중심으로산업이재편 56

61 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 국내저강도알루미늄가공재의가공및부품화에대한기술및인프라는우수하지만고부가가치의고강도알루미늄합금중간재는대부분수입에의존하고있으며, 중소기업위주의알루미늄산업구조에서선진국의기술을모방하는것으로는고부가가치의원천기술확보가불가능하므로정부의전략적이며지속적인지원이필수적 전량수입에의존중인고부가가치인고특성의알루미늄합금판재개발이필요하나알루미늄판재산업의대형설비의존성을극복할수있는방향으로연구개발이진행될필요가있음 국내알루미늄경량소재인프라로활용할수있는시설에는재료연구소, 생산기술연구원, 포항산업과학연구원, 경남테크노파크, 전남테크노파크등이있음 또한기업지원을위하여소재부품애로기술을지원하고있으며기술지원, 인프라지원, 인력지원, 정보교류등종합적지원체계를갖춤 * 자료 : 재료연구소 [ 재료연구소시험검사및기업지원절차 ] 산업통상자원부의산업기술기반구축사업공모에 경량알루미늄소재기반구축사업 에경북지역 이선정되어, 영주지역에기반구축예정 클러스터내다양한장비구축예정 57

62 금속소재 - 알루미늄경량소재 [ 경북지역알루미늄기반구축예정장비 ] 가공및성형시험장비 용접및접합장비 부식및방식시험장비 공통분석및평가장비 자동측정비커스경도기 상온 / 고온인장시험및분석시스템 Stamping Press Laser Direct Sintering 시스템 가압주조시스템 Stretch Forming 시스템 냉간 / 온간관재 Hydro Forming 시스템 냉간 / 온간판재 Hydro Forming 평가시스템 원심성형시스템 Deep Drawing 평가시스템 가변 Roll Forming 시스템 냉간 / 온간한계성형 (FLD) 평가시스템 알루미늄소재용레이저용접기 Thixo/Rheo Casting 평가시스템 광학현미경 알루미늄전용 X-ray CT 시스템 유도결합플라즈마분광 Ultrasonic Welding 시스템분석기 Laser Joining 시스템 3차원형상측정마이크로스코프 Tungsten Insert Gas 3D 스캐너시스템 복합가속부식시험기 Welding 시스템 알루미늄접합부피로시험기 Metal Insert Gas Arc Welding 시스템 고온고압환경부식시험기 Friction Stir Welding 시스템 DC Servo Spot Welding 동하중응력부식균열시험기 Robot 정하중응력부식균열시험기 SPR Joining System * 자료 : 경량합금소재부품진흥기반구축연구용역, 경상북도 ( 재 ) 포항금속소재산업진흥원, 2016 포항산업과학연구원신뢰성향상사업의실시및평가기관으로선정 금속소재내구성및산업용금속부품평가 * 자료 : 포항산업과학연구원 [ 포항산업과학연구원신뢰성평가센터인프라 ] 58

63 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 알루미늄경량소재기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 1) 을살펴보면연도별로출원경향이증가, 감소를반복하고있어지속적으로알루미늄경량소재관련기술개발활발 각국가별로살펴보면일본과한국및유럽이최근소폭의감소세를나타내는반면, 미국은최근출원증가세를나타냄 국가별출원비중을살펴보면일본이 39.6% 로최대출원국으로알루미늄경량소재기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 28.3%, 한국이 22.7% 의출원비중을보임 [ 알루미늄경량소재분야연도별출원동향 ] 1) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 59

64 금속소재 - 알루미늄경량소재 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 11년이후출원이증감을반복하는경향을보이고있으며, 외국인의출원이비교적일정수준을유지하고있는것으로추정 일본의출원현황은 11년을기점으로감소추세로변화하였으며, 출원인대부분이자국출원으로이루어져일본내의기술력이우수한것으로추정되나, 외국인비중도높은것으로나타나기술경쟁이치열하게진행되고있는것으로추정 미국과유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 미국은출원인외국인이매우높은비중을차지하고있으며, 유럽은자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 60

65 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 알루미늄경량소재분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 2) 를통하여살펴본결과알루미늄경량소재분야의가장높은 IPC는 C22C 기술분야가 2,144건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 C22F가 371건, B23K가 277건으로다수를차지 이외에 C23C 147건, C22B 138건, C21D 126건, B22D 114건, B22F 112건, H01M 78건, B32B 65건순으로기술이투입되어있어알루미늄경량소재분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 C22F, C22B, B22D, B22F 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, C23C 기술분야는 7년으로가장짧은것으로분석 [ 알루미늄경량소재분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 3) C22C 합금 8 년 C22F 비철금속또는비철합금의물리적구조의변화 9 년 B23K C23C 납땜 (Soldering) 또는비납땜 (Unsoldering); 용접 ; 납땜또는용접에의하여클래딩 (clading) 또는피복 ; 국부가열에의한절단, 예. 화염절단 ; 레이저빔에의한가공 금속재료의피복 ; 금속피복재료 ; 표면확산, 화학적전환또는치환에의한금속재료의표면처리 ; 진공증착, 스퍼터링, 이온주입또는화학증착에의한피복 8 년 7 년 C22B 금속의제조또는정제 ; 원료의예비처리 9 년 C21D 철계금속의물리적구조의개량 ; 철계또는비철계금속또는합금의열처리를위한일반적장치 ; 탈탄, 소려또는타처리에의한금속의가단화 8 년 B22D 금속의주조 ; 동일방법과장치에의한타물질의주조 9 년 B22F 비철금속또는비철합금의물리적구조의변화 9 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 B32B 적층체, 즉평평하거나평평하지않은형상 8 년 2) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 3) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 61

66 금속소재 - 알루미늄경량소재 투입기술이가능많은 C22C 분야와융합이높게이루어진기술은 C22F 분야로나타났으며, B22D, B23K 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 C22F 분야와융합된기술은 B22D, B21J, B62D 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, B23K 분야와융합된기술은 B32B, H01L, B21B 기술로분석 [ 알루미늄경량소재분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면한국, 일본, 미국의출원인의수가유사한것으로나타났으며, 이출원인들은다수의특허를보유하고있는것으로나타남 주요일본출원인을살펴보면 KOBE STEEL, NIPPON LIGHT METAL, MITSUBISHI ALUMINIUM, UACJ 등알루미늄금속제련기업이다수를차지하고있으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는포스코와현대제철등 4개기업이상위출원인으로나타나알루미늄경량소재관련기술을다수보유하고있으며, 자동차관련기업으로현대자동차도상위출원인으로나타남 가장많은특허를보유하고있는 KOBE STEEL의 3극패밀리수가 71건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, UACJ, ALCOA, NIPPON LIGHT METAL도각 88건, 49건, 49건으로다국적시장을확보 ALCOA가확보한특허의피인용지수가 1.54로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 62

67 전략제품현황분석 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 KOBE STEEL 일본 % 15% 67% 5% 일본 알루미늄합금판소재 UACJ 일본 % 10% 73% 10% 일본 전극용알루미늄합금판소재 ALCOA 미국 % 56% 6% 23% 미국 XXX, 6XXX 계알루미늄합금 NIPPON LIGHT METAL 일본 % 23% 47% 10% 일본 알루미늄압출재 MITSUBISHI ALUMINIUM 일본 % 4% 91% 3% 일본 열교환기용알루미늄제조 현대자동차 한국 % 29% 7% 0% 한국 23 0 내마모성알루미늄합금 현대제철 한국 % 1% 0% 0% 한국 2 0 고강도냉연강판제조방법 General Electric 미국 % 30% 46% 22% 일본 니켈함유알루미늄합금 포스코 한국 % 13% 7% 7% 한국 16 0 알루미늄 - 마그네슘합금 한국생산기술연구원 한국 % 21% 10% 7% 한국 다이캐스팅제조 63

68 금속소재 - 알루미늄경량소재 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은현대자동차의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는에스제이테크의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은현대자동차, 현대제철, 포스코, 삼성전자, 현대하이스코등이있으며, 중소기업의주요출원인은에스제이테크, 알루코, 디에스리퀴드, 인터프랙스퀀텀, 신양금속공업등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국생산기술연구원, 한국기계연구원, 자동차부품연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은성균관대학교, 울산대학교, 서울대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 64

69 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 알루미늄경량소재분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나알루미늄판재, 알루미늄압출재, 알루미늄주조재기술은중소기업이다수참여하여시장에서의역할이큰분야로나타났으나, 알루미늄경량소재분야에서는처리장비및제반기술은원천기술및높은기술력을요구하지않는분야로중소기업의경쟁력이비교적높은것으로분석됨 [ 알루미늄경량소재분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 알루미늄판재 A1050, A3030, A5052, A6061 판재, 자동차부품, 전기전자, 반도체부품용판재제조, DC 캐스팅기술, 빌렛가공기술, 압연기술, twin roller 제조기술등 롯데알미늄, 동일알미늄, 삼아알미늄 노벨리스, 조일알미늄, 대호에이엘, 대창 AT, 동원알미늄 빌렛가공, DC 캐스팅기술, 압연기술, 판재제조기술 알루미늄압출재 고강성알루미늄합금소재 (A3xxx, A7xxx), 성형기술, 곡면가공기술 남선알미늄, 알루코 신양, 새서울, 동양 AK, 고강, 알코아코리아 알루미늄금형, 알루미늄소재가공기술, 알루미늄압출소재제조 알루미늄주조재 고진공다이캐스팅기술, 자동차용차제부품제조기술, 다이캐스팅기술, 저압주조기술, 금형설계기술 인지 A&T 성훈엔지니어링, 동남정밀, 삼기기공, 깁스코리아, 대신금속 건축용알루미늄자재, 금형설계기술, 자동차부품다이캐스팅제조기술 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 65

70 금속소재 - 알루미늄경량소재 나. 중소기업기술수요 알루미늄경량소재분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 알루미늄분야중소기업은최근에알루미늄주조재와관련된기술개발에다수수요가있는것으로나타남 [ 알루미늄경량소재분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 알루미늄판재 알루미늄환봉의압출 / 인발 / 열처리연속제조공정개발압입및토크방식파괴기반자동차차체부품용강도및인장강도측정장비개발압입및토크방식파괴기반자동차차체부품용강도및인장강도측정장비개발고강도 7000 계알루미늄고온물성조사 알루미늄경량소재 알루미늄압출재 알루미늄압출빌렛로드공법개선으로생산성및품질향상경량화, 축소화된고강도알루미늄레저용테이블 알루미늄주조재 원심이중주조법을이용한 slab 연속주조용 segment roll 개발고력알루미늄합금설계및주조공정기술개발유공압실린더용대면적반응성스퍼터링에의한고접착고경도복합알루미늄입체코팅기술개발인장강도 340MPa 급자동차용주조휠개발고품질제품을위한진공금형및진공사출성형기술개발 66

71 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 알루미늄경량소재기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 알루미늄경량소재기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12 개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 알루미늄경량소재기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 4) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 5) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 알루미늄경량소재기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 4) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 5) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 67

72 금속소재 - 알루미늄경량소재 [ 알루미늄경량소재분야키워드클러스터링 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 ALLOY, casting, [ 알루미늄경량소재분야주요키워드및관련문헌 ] 4~7 1. Wrought and cast aluminum alloy with improved resistance to mechanical property degradation 2. Quick analysis of residual stress and distortion in cast aluminum components 3. PROCESS FOR PRODUCING CAST ALUMINUM ALLOY MEMBER 클러스터 02 클러스터 03 billet, ingot 5~7 HEAT 4~8 1. MAGNESIUM ALLOY FOR EXTRUSION WITH EXCELLENT PLASTICITY WORKABILITY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME 2. IMPACT EXTRUDED CONTAINERS FROM RECYCLED ALUMINUM SCRAP 3. PROCESS AND SYSTEM FOR DE-COATING OF ALUMINUM SCRAP CONTAMINATED WITH ORGANIC COATINGS 1. HOT THERMO-MECHANICAL PROCESSING OF HEAT-TREATABLE ALUMINUM ALLOYS 2. Method for fabrication of tubes using rolling and extrusion 68

73 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 04 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 클러스터 09 클러스터 10 클러스터 11 MOLTEN, cast 4~8 in-situ 4 strength 4~7 current, collector, electrode RESISTANT, Corrosion BATTERY, case 4 4~7 4 HOT-ROLLED 7 recovering recycling 4~8 3. METHOD FOR PRODUCING SILICON-CONTAINING ALUMINUM ALLOY INGOT 4. Method of producing ingot with variable composition using planar solidification 1. Comprehensive Molten Aluminum Processing System 2. WETTABLE INJECTORS FOR DEGASSING OF MOLTEN METAL 3. METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM COMPOSITE MATERIAL 1. Method of Making Aluminum or Magnesium Based Composite Engine Blocks or Other Parts With In-Situ Formed Reinforced Phases Through Squeeze Casting or Semi-Solid Metal Forming and Post Heat Treatment 2. In-situ combustion synthesis of titanium carbide (TiC) reinforced aluminum matrix composite 1. Methods for forming dispersion-strengthened aluminum alloys 2. High-strength aluminum alloy brazing sheet, and method of manufacturing such sheet 3. HIGH STRENGTH CLAD PLATE FOR BRAZING USING A STRIP CASTING ALUMINUM ALLOY AND METHOD OF MANUFACTURING SAME 1. Method for producing porous metal body, porous aluminum body, battery electrode material including porous metal body or porous aluminum body, and electrode material for electrical double layer capacitor 2. ALUMINUM ALLOY FOIL FOR ELECTRODE CURRENT COLLECTORS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF 3. ALUMINUM ALLOY FOIL FOR ELECTRODE CHARGE COLLECTOR, AND METHOD FOR PRODUCING SAME 4. ALUMINUM ALLOY FOIL FOR ELECTRODE CURRENT COLLECTOR, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY 1. WEAR-RESISTANT ALUMINUM ALLOY FOR CASTING ENGINE BLOCKS WITH LINERLESS CYLINDERS 2. HIGHLY CORROSION-RESISTANT ALUMINUM ALLOY FOR HEAT EXCHANGER TUBE AND METHOD FOR MANUFACTURING HEAT EXCHANGER TUBE USING THE SAME 3. High Corrosion-Resistant Aluminum Alloy Brazing Sheet, Method of Manufacturing Such Sheet, and Corrosive-Resistant Heat Exchanger Using Such Sheet 1. ALUMINUM ALLOY SHEET FOR BATTERY CASE HAVING GOOD MOLDABILITY AND WELDABILITY 2. Aluminum alloy extruded material for electro-magnetic forming 3. ALUMINUM ALLOY SHEET FOR BATTERY CASE USE EXCELLENT IN FORMABILITY, HEAT DISSIPATION, AND WELDABILITY 1. METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-STRENGTH AND HIGH-DUCTILITY STEEL 2. Method for manufacturing an aluminium alloy intended to be used in automotive manufacturing 3. METHOD OF MANUFACTURING ALUMINUM-ALLOY BRAZING SHEET 1. PROCESSES FOR RECOVERING RARE EARTH ELEMENTS FOR ALUMINUM-BEARING MATERIALS 2. Tilting rotary furnace system and methods of aluminum recovery 3. Recycling method for aluminum dust collection and aluminum metallic smelting slag 4. IMPACT EXTRUDED CONTAINERS FROM RECYCLED ALUMINUM SCRAP 69

74 금속소재 - 알루미늄경량소재 [ 알루미늄경량소재분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 고강도알루미늄합금설계및연속주조공정기술 alloy, casting, 요소기술 02 압출용알루미늄합금빌렛제조공법 billet, scrap 요소기술 03 고속온간성형용고강도알루미늄합금설계및판재제조기술 HEAT, plate 요소기술 04 용탕처리를이용한주조재미세화기술 MOLTEN, cast 요소기술 05 in-situ 알루미늄복합재조직제어기술 in-situ 요소기술 06 고강도, 고성형성알루미늄합금판재제조기술 strength 요소기술 07 음극전극판제조기술 current, collector, electrode 요소기술 08 고내식성알루미늄판재제조기술 resistant, Corrosion 요소기술 09 전지케이스용알루미늄합금 battery, case, housing 요소기술 10 열연강판제조기술 HOT-ROLLED 요소기술 11 알루미늄회수기술 recovering, recycling 70

75 전략제품현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 알루미늄경량소재분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 알루미늄합금설계및주조공정기술 알루미늄가공공정기술 알루미늄부품제조기술 고강도알루미늄합금설계및연속주조공정기술 압출용알루미늄합금빌렛제조공법개선을통한생산성및품질향상기술 용탕처리를이용한주조재미세화기술및이를이용한고강도 / 고연성가공재제조기술 고열전도도고강도알루미늄합금설계기술 발포알루미늄판재연속제조공정기술 in-situ 알루미늄복합재조직제어기술 알루미늄복합재급속무가압함침기술 고속온간성형용고강도알루미늄합금설계및판재제조기술 아노다이징이가능한고강도알루미늄합금제조기술 브레이징용알루미늄클래드조직제어기술 경량전선용알루미늄와이어연속주조및신선가공기술 전자기기용고강도고성형성알루미늄합금판재제조기술 알루미늄환봉의압출 / 인발 / 열처리연속제조공정기술 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천 기술수요 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요, 타부처로드맵 기술 / 시장분석, 기술수요, 타부처로드맵 기술 / 시장분석, 전문가추천 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 전문가추천 71

76 금속소재 - 알루미늄경량소재 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 알루미늄경량소재분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 고강도알루미늄합금설계및연속주조공정기술 경량화부품적용확대를위한합금설계를통한고강도화기술과생산성 / 경제성확보를위한연속주조공정기술 알루미늄합금설계및주조공정기술 압출용알루미늄합금빌렛제조공법개선을통한생산성및품질향상기술 자유단면형상빌렛, 원심주조중공형빌렛등빌렛제조공법개선을통하여압출력절감, 정형제조등이가능한기술 용탕처리를이용한주조재미세화기술및이를이용한고강도 / 고연성가공재제조기술 입자미세화, 전자기, 초음파등의용탕처리를통하여주조재나가공재의미세조직을미세화하여특성을향상시키는기술 고속온간성형용고강도알루미늄합금설계및판재제조기술 온간성형성개선을통한고속성형기술과집합조직제어를통하여성형성을향상시키는제조기술 알루미늄가공공정기술 아노다이징이가능한고강도알루미늄합금제조기술 표면경도증가, 유색표면처리등이가능한아노다이징적용이가능한고강도알루미늄합금제조기술 브레이징용알루미늄클래드조직제어기술 열교환기브레이징용알루미늄클래드재의강도, 침식성등특성향상을위하여소재설계, 소성가공, 열처리등으로미세조직을제어하는기술 알루미늄부품제조기술 경량전선용알루미늄와이어연속주조및신선가공기술 전자기기용고강도고성형성알루미늄합금판재제조기술 전선경량화를위한알루미늄와이어소재를연속주조를통하여제조한후신선가공하여특성을확보하는기술 프레스성형등을통한전자기기용부품제조가가능한고강도, 고성형성의알루미늄판재제조기술 72

77 전략제품현황분석 6. 기술로드맵기획 가. 알루미늄경량소재기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 73

78 금속소재 - 알루미늄경량소재 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 알루미늄경량금속소재분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 알루미늄합금설계및주조공정기술 알루미늄가공공정기술 고강도알루미늄합금설계및연속주조공정기술 압출용알루미늄합금빌렛제조공법개선을통한생산성및품질향상기술용탕처리를이용한주조재미세화기술및이를이용한고강도 / 고연성가공재제조기술 고속온간성형용고강도알루미늄합금설계및판재제조기술 아노다이징이가능한고강도알루미늄합금제조기술 브레이징용알루미늄클래드조직제어기술 고강도알루미늄합금설계기술및연속주조공정기술 빌렛제조공법개선을통한압출력절감, 정형제조기술 용탕처리를통한주조재나가공재의미세조직미세화기술 고속온간성형성향상을위한집합조직제어기술 염수분무저항성및유색구현성확보를위한합금설계및아노다이징기술 브레이징용클래드재의소재설계, 소성가공, 열처리등미세조직제어기술 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 고강도알루미늄합금설계 ( 항복강도 >500MPa) 자유단면압출빌렛연속주조 ( 압출속도 10% 향상 ) 용탕청정화및 2차상미세화용탕처리기술 (2차상크기 <15μm ) 성형성향상을위한고강도알루미늄합금설계기술 ( 인장강도 >330MPa) 아노다이징가능고강도 Al 합금설계기술 ( 항복강도 >20 0MPa) 심재알루미늄합금석출상및결정립제어기술 ( 브레이징인장강도 >160MPa) 고강도알루미늄연속주조 ( 항복강도 >520MPa) 중공형압출빌렛제조를위한원심주조 ( 압출속도 20% 향상 ) 용탕처리를통한고연성 Al 주조재제조기술 ( 주조재연신율 >5%) 알루미늄압연판재의집합조직제어기술 ( 연신율 >30%) 고강도 Al 합금의아노다이징기술 ( 염수분무 >72 h, 유광유색 ) 브레이징성향상을위한클래드가공열처리기술 ( 침식비 <20%) 고강도알루미늄압출및부품화 ( 항복강도 >550MPa) 자유형상빌렛적용압출성향상기술 ( 압출속도 30% 향상 ) 용탕처리고강도 Al 가공재제조기술 ( 인장강도 >600MPa) 고속온간프레스성형최적화 ( 강도연성지수 >9900MPa%) 신뢰성및양산공정최적화 ( 유광유색 ) 브레이징특성향상및열교환기부품화기술 ( 인장강도 >16 0MPa, 열전도도 >20 0W/mK) 최종목표 항복강도 550MPa급연속주조고강도알루미늄합금제조및부품화기술개발압출속도 30% 이상증가를위한자유단면알루미늄압출빌렛제조기술개발 용탕처리를통한고강도, 고연성알루미늄합금의결정립및 2 차상미세화기술개발 인장강도 330MPa, 연신율 30% 급고강도알루미늄판재제조기술개발 항복강도 200MPa 급무광유색아노다이징가능알루미늄합금제조기술개발 브레이징후인장강도 160MPa 급알루미늄클래드재의조직제어및부품화기술개발 74

79 전략제품현황분석 분류핵심기술기술요구사항 알루미늄부품제조기술 경량전선용알루미늄와이어연속주조및신선가공기술 전자기기용고강도고성형성알루미늄합금판재제조기술 알루미늄와이어연속주조및신선가공기술 전자기기부품용고강도, 고성형성알루미늄판재제조기술 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 고전도 Al 합금설계및미량원소제어 ( 인장강도 >140MPa) 고강도알루미늄판재가공열처리기술 ( 인장강도 >300MPa) 고전도 Al 연속주조및신선가공기술 ( 전기전도도 >59%IACS) 석출상제어를위한알루미늄판재열처리기술 ( 인장강도 >350MPa) 신뢰성및양산기술확보 ( 연신율 >15%) 전자부품적용확대를위한성형가공최적화 ( 연신율 >25%) 최종목표 인장강도 140MPa, 전기전도도 59%IACS 급전선용알루미늄와이어연속주조및신선가공기술개발 전자부품용고강도, 고성형성알루미늄합금판재및성형기술개발 75

80 금속소재 - 알루미늄경량소재 다. 핵심기술심층분석 고강도알루미늄합금설계및연속주조공정기술 기술개발 필요성 경량화부품적용확대로인해알루미늄합금설계를통한고강도화기술과생산성및경제성확보를위한연속주조공정기술이필수적인상황 또한대부분의장비를수입에의존하고있는상황으로, 공정에필요한장비의국산화가필요 기술개발전략 3차년도에걸쳐항복강도 550MPa 이상의고강도알루미늄합금설계하고, 연속주조공정을통해알루미늄소재의제조및부품화기술개발이필요 고압 고진공다이캐스팅설비에적합한알루미늄합금소재의개발이필요 금형설계, 주조방안및공정제어등을통해불량률저감및생산성향상등의보완이필요 관련특허현황 No 명칭 출원인 1 자동차용알루미늄합금판및그제조방법 NIPPON (ALUMINUM ALLOY SHEET FOR MOTOR VEHICLE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME) LIGHT METAL 2 알루미늄합금주조판의제조방법 (PROCESS FOR MANUFACTURING CAST ALUMINUM ALLOY PLATE) KOBE STEEL 3 알루미늄계합금과그제조방법 (Aluminum Base Alloys UNITED and Process for making same) TECHNOLOGY 4 고강도알루미늄합금재및그제조방법 (HIGH-STRENGTH ALUMINUM-BASE ALLOY PRODUCTS AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF) SUMITOMO LIGHT METAL IND 5 알루미늄합금제조방법 (METHOD FOR PRODUCING ALUMINIUM ALLOY) 현대자동차 적용가능분야 자동차, 철도, 조선, IT 등국가기반산업과전반적으로연계성이높음 관련기업 Novelis, Alcoa, ATEK, RCM, Texas Die Casting, Kobes steel, Sumitomo light metal ind, united technology 등 성훈엔지니어링, 동남정밀, 인지 A&T, 삼기기공, 깁스코리아, 대신금속등 76

81 전략제품현황분석 압출용알루미늄합금빌렛제조공법개선을통한생산성및품질향상기술 기술개발 필요성 수송산업분야에서의연료절약및환경오염의문제등으로인하여저가의고강도경량합금압출재에대한필요성증가 자유단면형상빌렛, 원심주조중공형빌렛등빌렛제조공법개선을통하여압출력절감, 정형제조등이가능한기술 기술개발전략 기존압출법에의한고강도경량합금의압출에는한계성이있으므로반용융압출 법을적용한정밀압출재관련기술개발이필요함 기타합금첨가하여물성을향상시키고, 원가절감관련기술개발이필요함 관련특허현황 No 명칭 출원인 1 히트롤용알루미늄합금빌릿및히트롤 TOYO ALUMINIUM 2 알루미늄합금빌렛 SANKYO MATERIAL 3 알루미늄합금이형빌렛의 DC주조방법 NIPPON LIGHT METAL 4 수송기기용알루미늄합금의반용융성형빌렛의제조방법 KYUSHU MITSUI ALUM KOGYO 5 알루미늄합금빌렛의종형연속주조방법 NIPPON LIGHT METAL 6 Process and installation for electromagnetic casting ALUSUISSE-LONZA of aluminium alloyed billets having a fold-free SERVICES surface 적용가능분야 전자, 자동차, 항공등산업용소재로널리쓰임 관련기업 Hydro, Alcoa, Sapa, Constellium, Zhongwang, Toyo Aluminium, Sankyo material, Nippon light metal 등 알루코, 남선알미늄, 신양, 새서울, 동양 AK, 고강, 알코아코리아등 77

82 금속소재 - 알루미늄경량소재 용탕처리를이용한주조재미세화기술및이를이용한고강도 / 고연성가공재제조기술 자동차와전자기기분야의지속적인경량화요구에따라, 고강도 / 고연성경량합 기술개발 필요성 금의수요역시계속해서증가할것으로예측 입자미세화, 전자기, 초음파등의용탕처리를통하여주조재나가공재의미세조직을미세화하여특성을향상시키는기술로, 고품위의합금을제조하기위해필수적인기술임 Al 합금용저비용고효율미세화제제조기술개발공정비용절감및범용설비에 적용이용이한미세화제및미세화첨가공정기술개발 기술개발전략 제조및사용과정에서오염된알루미늄사용후스크랩으로부터고순도의알루미 늄을제조하여회수율을높이는기술개발 환경에악영향을미치는플럭스의사용량을최대한억제하는친환경적인재생기술개발 No 명칭출원인 1 알루미늄합금용탕의주조방법및알루미늄합금용탕 의주조장치 ASAHI TEC 2 알루미늄합금용탕의처리방법및그에사용하는플럭스 KOBE STEEL 관련특허현황 3 In-Line Salt Refining of Molten Aluminium Alloys Process and apparatus for degassing and 4 maintaining a low hydrogen content in molten aluminium alloys during transport in ladles Package for introducing light metal into a molten 5 aluminium alloy 알루미늄또는알루미늄합금용탕내의마그네슘불순물 6 제거용비나트륨계플럭스및이를이용한알루미늄또는알루미늄합금용탕내의마그네슘불순물제거방법비나트륨계플럭스및그것을이용한알루미늄합금용탕 7 의처리방법 ALCAN INTERNATIONAL ALUMINIUM PECHINEY ALUMINIUM PECHINEY 디에스리퀴드 NIPPON LIGHT METAL IND 적용가능분야 자동차, 철도, 조선, IT 등국가기반산업과전반적으로연계성이높음 Novelis, Alcoa, ATEK, RCM, Texas Die Casting, Kobes steel, Sumitomo 관련기업 light metal ind, united technology 등 성훈엔지니어링, 동남정밀, 인지 A&T, 삼기기공, 깁스코리아, 대신금속등 78

83 전략제품현황분석 고속온간성형용고강도알루미늄합금설계및판재제조기술 기술개발 필요성 알루미늄등의경량소재를이용한자동차부품개발및적용이크게늘어나고있으며, 자동차용알루미늄부품소재의세계시장도크게성장하고있음 단조, 압출. 인발, 판재성형, 특수성형, 미세정밀성형과같은소성가공산업은기술. 장비집약적인산업으로, 신성장동력산업을이끌어갈것으로기대됨 기술개발전략 알루미늄합금판재의저비용박판연속주조및후속가공열처리공정적용을통한물성향상기술개발 알루미늄합금용탕으로부터단일공정으로판재를주조하고조직제어압연하여고강도고성형성알루미늄합금판재를저비용으로생산하는기술개발 다기능복합판재제조기술접목을통한고효율다기능복합판재의저비용제조기술개발 No 명칭출원인 관련특허현황 1 성형가공용알루미늄합금판의제조방법 UACJ 2 알루미늄합금판재용윤활조성물및이것을이용한알루미늄합금판및알루미늄합금판의프레스성형방법 KOBE STEEL 3 알루미늄합금판재의제조방법 YKK 4 결정립이미세화된알루미늄-아연-마그네슘-구리합금판재의제조방법 한국기계연구원 5 내식성및마이크로균열저항성이우수한알루미늄합금도금강판, 이를이용한열간프레스성형품및그제조방법 포스코 6 인라인으로열처리및소둔을하는알루미늄합금판재의제조방법 ALCOA 적용가능분야 자동차, 비행기, 조선등기존철강판이사용되던차체분야 반사판, 조명기구, 장식품, 화학공업용탱크, 도전재등 관련기업 Alcoa, Hindalco, Novelis, Aleris, UACJ, 고베철강, Chinalco, Kaiser 등 노벨리스, 조일알미늄, 대호에이엘, 대창 AT, 롯데알미늄, 동원알미늄, 삼아알미늄, 동일알미늄등 79

84 금속소재 - 알루미늄경량소재 아노다이징이가능한고강도알루미늄합금제조기술 기술개발 필요성 기술개발전략 기계부품, 항공기, 조선, 전기전자, 휴대용기기부품의수요가날로증가함에따라, 상기산업에사용되고있는알루미늄합금의표면을강화하는표면처리기술에대한중요성역시증가하고있음 산업기술의기반이라할수있는양극산화분야는국내에서는 3D 업종으로기피현상이일어나고기술개발에대한투자가활발하게이루어지지않으므로, 이러한난관을극복하기위해서는양극산화및화성처리공정기술의원가저감기술, 친환경기술및신기능부여기술등을집중적으로연구개발해야함 내마모성을향상시키기위해알루미늄합금의경질산화피막형성기술및균열생성억제관련기술개발필요 고전압에서도유전체파괴가일어나지않고, 부품의모양에따라모양의변화를주었을때균열이발생하지않도록인장응력발생을최소화하는합금조성에대한개발필요 관련특허현황 No 명칭 출원인 1 알루미늄및알루미늄합금코팅된기판에걸친양극처리된코팅및코팅된물품 HENKEL 2 애노다이징처리된알루미늄합금다이캐스트제품 지케이 3 Barrier anodizing of aluminium and aluminium alloy substrates IBM 4 아노다이징이가능한다이캐스팅용알루미늄합금과이의다이캐스팅및아노다이징공법 케이에이치바텍 5 Process for the uniform electrolytic colouring of anodized aluminium or aluminium alloys CHEMICAL 6 Anodizing process, with low environmental impact, ALENIA for a workpiece of aluminium or aluminium alloys AERONAUTICA 7 알루미늄합금재의산화피막형성방법 김영호 적용가능분야 광학기기, 기계부품, 가전제품, 전기통신기기등에광범위한용도를갖고있으며, 이외에도건물의차아호, 도어, 커튼금구등에사용됨 가전부품, 스포츠용품, 방산제품등에도사용되고, 항공기표면재료로도사용됨 관련기업 삼원알텍, 에스비메탈, 성진금속, 건양테크, 금성아노다이징등 80

85 전략제품현황분석 브레이징용알루미늄클래드조직제어기술 기술개발 필요성 기술개발전략 브레이징용알루미늄클래드조직제어기술을통해고품위알루미늄클래드를생산한다면, 전량수입에의존하던열교환기용알루미늄클래드판재의국산화에따른수입대체효과가있음 경량고성능열교환기의각종브레이징용알루미늄클래드판재제조기술로활용 알루미늄복합판재제조기술로서다층화기술, 다층판재압연기술, 고기능화기술개발이필요 비용절감을위한공정제조가필요하며, 생성상 / 미세조직제어를통해강도및브레이징성을향상시킬수있는기술개발이필요 가공열처리제어, 합금설계에따른생성상예측및제어등의기술개발전략을통해최적미세조직도출필요 No 명칭 출원인 1 알루미늄합금클래드재 UACJ 2 알루미늄합금클래드재및그것을이용한열교환기 DENSO 3 납땜후강도가우수한알루미늄합금클래드핀재의제조방법 MITSUBISHI ALUM 관련특허현황 4 알루미늄합금클래드판재 FURUKAWA ALUM Aluminium alloy cylinder head with a valve seat 5 formed integrally by copper alloy cladding layer TOYOTA MOTOR and underlying alloy layer 6 Process for manufacturing clad aluminium-lithium alloys KAISER ALUMINUM & CHEMICAL 7 알루미늄합금클래드판및알루미늄합금피복구조부재 KOBE STEEL 적용가능분야 자동차용히터, 콘덴서, 오일쿨러등산업전반에서사용되고있는열교환기에 이용가능함 특히자동차용열교환기의튜브, 세더, 핀등의부품에브레이징재로주로사용됨 관련기업 Alcoa, Hindalco, Novelis, Aleris, UACJ, Kobe steel, nalco, Kaiser, Toyota motor, Denso 등 노벨리스, 조일알미늄, 대호에이엘, 대창AT, 롯데알미늄, 동원알미늄, 삼아알미늄, 동일알미늄등 81

86 금속소재 - 알루미늄경량소재 경량전선용알루미늄와이어연속주조및신선가공기술 기술개발 필요성 파워디바이스가고밀도화ㆍ소형화ㆍ고출력화됨에따라고내열재료의개발이요구되는추세 알루미늄합금와이어는산성과알칼리성에견디고부식저항력이높으며점착력이좋고강도가높으며섭씨 120 도의고온에도변형이이루어지지않아그수요가점차증가하고있음 기술개발전략 미립자분산화, 배합기술개발을통해경량의알루미늄와이어제조기술개발 알루미늄의신선을통해거친환경에서도끊어지지않는고내구성을발휘하 특 수합금을사용한고장력합금와이어개발필요 관련특허현황 No 명칭 출원인 1 알루미늄합금선재, 알루미늄합금연선, 피복전선, 와이어하네스, 알루미늄합금선재의제조방법및알루미늄 FURUKAWA 합금선재의측정방법 2 알루미늄합금유연성전선, 케이블및접속단자의제조와접속방법 중경이피아이 3 내식성알루미늄합금본딩와이어 TANAKA ELECTRONICS IND 4 전선또는케이블, 와이어하니스및알루미늄합금소선의제조방법 YAZAKI 5 Aluminium alloy conductor wire BICC 6 Aluminium alloy wire for bonding applications HERAEUS MATERIALS 적용가능분야 파워디바이스등대전류통전용반도체배선재, 송 배전용재료, 방열재료, 자동 차피스톤 ( 엔진 ), 용접와이어등에사용됨 관련기업 JSL WIRE MESH, TANAKA, 3A, 한국미스미, 동방금속공업, 청우제강등 82

87 전략제품현황분석 전자기기용고강도고성형성알루미늄합금판재제조기술 기술개발 필요성 소비자가전부품에대한수요가그어느때보다도높아지고있으며이러한폭발적인시장의성장세는집적회로와새로운소프트웨어어플리케이션, 그리고가벼우면서도내구성이좋고표면외관도우수한알루미늄에대한지속적인혁신이필요 스마트폰, 태블릿, 노트북에서 TV에이르기까지, 최신의휴대용기기, 노트북, 태블릿및홈엔터테인먼트시스템의디자인, 개발및생산에있어알루미늄이필수적 기술개발전략 용도에적합한모형으로가공이가능하도록가공성, 연성, 강도등을강화하는기술개발전략이필요 새로운복합소재의적용을통한완제품의고급화및대외경쟁력향상 고합금계알루미늄합금박판주조기술을통하여저비용으로고강도알루미늄합금을제조함으로써기존소재의공정단가절감및가격경쟁력확보가능 No 명칭출원인 1 알루미늄전해콘덴서케이스용수지피복알루미늄합금판 재, 알루미늄전해콘덴서케이스및알루미늄전해콘덴서 UACJ 관련특허현황 2 알루미늄합금압출재를이용한디스플레이패널용보강프레임과그제조방법 알루코 3 LCD LED-TV의배면샤시용알루미늄합금, 이를이용한배면샤시및 LCD LED-TV 삼성전자 4 Aluminium alloy base semiconductor packages OLIN 알루미늄합금막, 전자디바이스및전기광학표시장치용액티브매트릭스기판알루미늄-마그네슘합금으로다이캐스팅된휴대전화용엘씨디브라켓휴대정보단말기의디스플레이프레임및키패드프레임용알루미늄합금및이를이용한휴대폰의디스플레이프레임및키패드프레임 MITSUBISHI ELECTRIC 금강코엔고려비철공업 적용가능분야 LED TV 메인보드와백커버, LCD 모니터, LCD/LED TV 의메인보드용알루미늄 합금판재 휴대전화, 노트북, 엔터테인먼트전자기기및알루미늄케이스등에사용가능 관련기업 Alcoa, Hindalco, Novelis, Aleris, UACJ, OLIN, MITSUBISHI ELECTRIC 등 노벨리스, 고려비철공업, 알루코, 삼성전자, 엘지전자, 금강코엔등 83

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89 전략제품현황분석 수송기기용철강소재

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91 전략제품현황분석 수송기기용철강소재 정의및범위 수송기기용철강소재기술이란승객의안전과자동차의경량화요구, 배출가스환경규제, 친환경스마트카출현으로인해 ULSAB 적용기술, 철강의대체소재로서알루미늄, 마그네슘, 카본복합소재의적용기술, ICT 융합을위한모듈과플랫폼기술, 다양한이종소재접합기술과정밀가공기술등을포함한수송기기용철강소재개발을의미 친환경완성차제조를위한철강, 알루미늄, 마그네슘, 카본복합소재를통해서가공되어지는차체, 섀시, 내장부품, 엔진관련부품및기타전장부품으로원자재를 1차이상의가공공정을거친차량부품을의미정부지원정책 소재부품전문기업등의육성에관한특별조치법을제정하여소재부품산업발전을위한본격적인육성정책추진 전후방산업의연관효과가가장크고부가가치가매우높은산업으로생산유발계수, 고용유발계수가큰국가산업의중심적위치 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 자동차용 ULSAB 적용기술및다양한철강소재를개발대기업의지원 ICT융합과정보통신관련스마트앱을위한 HW/SW 개발인프라양호 다양한소재및부품개발을위한제조업이발전하여친환경차개발에강점 CFRP에대한집적화단지및연구시설기반확보기회 (Opportunity) 신흥국인중국, 인도등자동차시장의활성화기대 삼성이자동차와스마트폰메이커로서생산 / 유통 / 소비전략과네트워크에서매우앞서있음 현대의 FCEV 주력화는친환경차의궁극적인목표설정에정합성이있음 미국 / 유럽 / 일본 / 중국등글로벌기업과의경쟁가능제품생산 약점 (Weakness) 철강소재를제외한경량비철금속과 CFRP소재산업의인프라가매우약함 정밀가공기술을위한고가장비의부족과이분야중소기업의기술부족 철강대체소재전량수입의존 (high-end 제품가격경쟁력 ) 도요다의 HEV는전세계시장의한축을구축했으나국내기업 EV는시작단계위협 (Threat) 원소재에대한글로벌기업에의존도가높아신소재개발어려움직면 고부가가치소재부품산업에있어서높은일본, 중국에의무역의존도비중 신흥국인중국, 인도등소재및부품의세계시장수출점유율상승 자동차내수불안과후방산업인조선, 건설업의극도의불경기진입 중소기업의시장대응전략 철강, 알루미늄, CFRP 등을기반으로하는자동차용부품제작이중소기업형 ( 대기업과협업형 ) 산업으로발전하기위해서는다양한소재와어려운공법을다루고해결하는기술력과인프라가요구 친환경자동차에적용되는소재및부품개발은중소기업과대기업의협업과 ICT산업과자동차제조업과의공유경제를위한유연성확보가시급 87

92 금속소재 - 수송기기용철강소재 핵심기술로드맵 88

93 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 수송기기용철강소재는새로운특성을갖춘다양한종류의소재및부품으로발전하는것이특징으로, 글로벌환경규제대책, 화석연료고갈에따른대체에너지개발, ICT 기술융합등과관련하여미래친환경수송기기의컨셉과개발트렌드를지배하는핵심요소에는소재 부품 ( 모듈 ) 등의기술개발이필요 경량화를위한고강도신소재를가공할수있는신공법의원천기술이필요하고, 전장부품제조등기술융합의중요성을고려하면중소기업과대기업이협업하는신산업으로정의 친환경수송기기의컨셉은내연기관엔진 (ICE ; Internal Combustion Engine) 이나전기및전지 (Electric Vehicle, Fuel Cell Electric Vehicle) 를이용하는모터의경우, 엔진의효율성향상을위한최적설계기술의확립과파워트레인 ( 엔진, 모터, 차체및섀시 ) 의고강도화와경량화기술을개발하여무게를감량함으로써, CO 2 가스배출을적게하면서연비를개선하는친환경전략부품, 모듈및소재개발에중점을둠 컨설팅업체맥킨지는스마트카시장이 2014년 140억불에규모에서 2020년 2,000억불시장으로빠르게성장할것으로전망하였으며, 자율주행기술개발을위한완성차업체들과 ICT업체, 센서업체등중소업체들의경쟁과협업이확산되어기술의상용화가본격화될전망으로관련시장은연평균 35~50% 의고성장이예상됨 전기차시장은연평균 32% 성장이예상되어배터리시장은 51% 로보다빠른성장이예상되며, 궁극적인안전기술을구현하는클라우드기반맞춤형컨텐츠및웨어러블등을통한원격제어기술과관련전장부품산업의활성화로산업간연관효과가커서중소기업이전략적으로사업화하기에적합 친환경수송기기철강소재는가공성이우수한초고강도강 (UHSS: Ultra High Strength Steel) 을자동차에양을증가시키는 ULSAB(Ultralight Steel Auto Body) 적용기술과, 철강의대체소재로서알루미늄, 마그네슘, 카본복합소재등을신소재로개발하여적용하는기술등이화두로떠오르고있음 자동차에적용되는철강소재는외판의경우프레스딥드로잉성이양호한 300~450MPa 급의극저탄소냉연강판 (Mild Steel) 이사용됨 대부분자동차의구성부품은차체및섀시이고엔진, 모터를통틀어파워트레인부품의소재에는 Multi-Phase(Dual Phase Steel, TRIP Steel, TWIP Steel 등 ) 로조직을강화하고연성을부여하는합금설계및열처리를제어하여 580MPa~1470MPa 급의고강도및고연성강을개발하여경량화와안전성에대응 친환경차가증가하면경량화는더욱중요하여철강소재는현재 70% 정도에서 2025년에는 30% 정도까지감소할것으로예측되며, 2014년 9,000만대생산규모에서대당알루미늄비중은 9% 정도로 2020년 1억대를예상으로 11.1% 로고가의경량소재인점을고려하여점진적증가전망 Mg은비중이철의 1/4.5, 아연의 1/4, 알루미늄의 2/3로작아, 비강도, 치수안정성, 기계가공성, 진동흡수성등이우수. 자동차회사들은하중을비교적덜받는 Cylinder Head Cover, T/M Case, Seat Frame, Instrument Panel 등의하우징및내장재를중심으로다이캐스팅공정을통하여제조된마그네슘합금부품을실차에적용할수있음 89

94 금속소재 - 수송기기용철강소재 다이캐스팅제품은두께가최소 0.8mm로제한되고, 그폭도대형판재형태의제품생산요건을충족시키지못하고있어설계자들이요구하는디자인적합성을달성하지못하는실정 결국구조용재료로서마그네슘합금이자동차외장재및전자제품케이스등으로그적용분야를확대하기위해서는마그네슘합금의압출, 압연등에의한가공기술및가공용마그네슘합금개발이필수적 * 출처 : The Proliferation of New Types and Grades of Advanced High Strength Steels, Metal Forming 기사, [ 자동차용철강소재의강도와연성 ] 나. 범위 (1) 제품분류관점 수송기기용철강소재및소재부품의범위는최종제품인완성차 ( 최종재 ) 생산의가치사슬 (Value Chain) 구조에서원자재를 1차이상의가공공정을거친차량부품 ( 중간재 ) 에해당되는분야및제품을의미 수송기기용철강소재가철강에만머무르지않고다양화되는것은 CO 2 배출가스규제및미래친환경스마트카의핵심기능을구현할수있는특정기능을좌우하는핵심물질이변하고있다는것이고, 핵심소재, 차량부품, 모듈이완성차의중간재로분류 수송기기용소재및소재부품에대한분류는 소재부품전문기업등의육성에관한특별조치법 을제정하여소재부품산업발전을위한본격적인육성정책을추진함에있어동법의규정에의한 소재부품 은상품의제조에사용되는원재료또는중간생산물중최종생산물의고부가가치화에기여가크거나, 첨단기술또는핵심고도기술을수반하면서기술파급효과또는부가가치창출효과가큰것, 산업의기반이되거나산업간연관효과가큰물품으로정의 한국표준산업분류에따라수송기기용소재및부품은독립적으로는완전한기능을하지못하나, 다른부품과의결합을통해점차모듈화 완제품화되면서기능을발휘할수있는물품으로분류 소재업종으로는제1차금속산업과고무및플라스틱제품제조업이있고, 부품업종으로는조립금속제품제조업, 기타기계및장비제조업, 자동차및트레일러제조업이관련업종임 경량 복합소재는금속기지 (Metal Matrix), 고분자기지 (Polymer Matrix), 세라믹기지 (Ceramic Matrix) 복합재료 (Composits) 로분류되는데, 고분자기지복합재료는유리섬유와및천연섬유가있으며, 최근자동차분야에서상기소재들의성장이활발한이유는 Chassis, Interiors, Powertrain으로구성되어있는자동차부품들의고강도화가요구되고있기때문임 완성차구성부품으로엔진, 모터, 내장품과드라이브트레인차체및섀시로분류 90

95 전략제품현황분석 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 차체부품 후드, 도어, 펜더, 범퍼, 크래쉬박스, 서브프레임, 사이드판넬, 센 터필러, 대쉬패널, 실사이드멤버, 센터필러, 센터플로어, 리어사 이드멤버, 루프프레임, 시트레일, 범퍼레일등 수송기기용철강소재 파워트레인부품 드라이브트레인부품 섀시부품 드라이빙샤프트, 브레이크파이프, 토션빔, 브레이크캘리퍼, 드럼, 디스크, 코일스프링, 쇽업소버, 기어박스, 스티어링칼럼, 로워암, 베어링, 클러치하우징, 브레이크드럼등 System : Front axles, Rear axles, Corner modules, Active Kinematics Control Components : Suspension ball joints, Cross-axis joints, Tie-rods, Stabilizer Links, Control arms, Knuckles and Hubs 엔진및모터 Components : Engine, Transmission, Drive Shafts, Differentials, Final Drive 내장및전장기타부품 크래쉬패드, 클러스터, 도어패드, 트레이보드, 암레스트, 가니쉬, 도어트림, 필러트림, 시트등 배터리캐리어, 하네스, 터보챠져, 공조시스템, 휠, 디젤필터부품등 (2) 공급망관점 UHSS에속하는 TWIP(Twinning-Induced Plasticity) 강, DP(Dual Phase) 강은인장강도가 980 MPa, 즉 Giga급의 AHSS(Advanced High Strength Steel) 중에서도연신율이높은편이며항복강도도좋아실사이드멤버 (Sill Side Members), 시트레일 (Seat Rail), 보강재등주로내판구조부품에사용됨 최근에는도어아우터등외판재로도확대적용되어해당부품의소재로적격 AHSS CP(Complex Phase) 강은인장강도가 1,180MPa에이르며굽힘가공성이좋고항복강도가높아각과굴곡이많은부품을만들거나안전을위한차체보강재로많이사용되는소재 자동차하부의강화부품이나가공이경미한보강재로실사이드패널 (sill side panel), 범퍼레일 (Bumper Rail), 도어임팩트바 (Door Impact Bar) 등강화기능이필요한부품에적용 HPF(Hot Press Forming) 강은주로측면충돌또는전복사고시외부충격으로부터탑승자를보호해야하는센터필러 (Center Pillar 차의기둥에해당 ) 등에적용 91

96 금속소재 - 수송기기용철강소재 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 카본섬유, 유리섬유, 함침재등 파워트레인부품 드라이브트레인부품 차체부품 섀시부품 스틸판재, 강관의압연기술등 알루미늄, 마그네숨판재, 압출재, 주조재 이종금속접합부부식특성제어기술 고강도고탄성특성확보된알루미늄신합금소재 브라켓및소물류프레스가공, 주조가공, 밀링가공, 홀가공등 강화플라스틱공정사이클단축기술 중공튜브적용경량현가스프링제품화기술 엔진및모터 내연기관엔진, 전기자동차모터의효율화기술 수송기기용철강소재 내장부품 범퍼, 크래쉬박스, 서브프레임, 센터필러, 쇽타워, 사이드실, 리어패키지트레이, 시트프레임등 (HPF, TWB, Hotstamping) 브레이크캘리퍼, 스트러트, 디스크부품, 코일스프링, 쇽업소바, 액슬, 로어암, 어퍼암, 스테빌라이저등 (Caburizing, Quenching) 시트프레임, 암레스트, 맵포켓, 어퍼커버, 플로어콘솔, 리어커버, 시트벨트조정기, 필라트림등 하네스, 배터리캐리어, 방열판, 냉각핀 저온충격강도와고인성특성을확보된에어백커버소재 전장및기타부품 범퍼모듈, 프론트엔드모듈, 프론트언더바디모듈, 사이드스트럭쳐모듈, 리어언더바디모듈등 액슬모듈, 스트러트모듈, 코너모듈, 서스펜션모듈등 시트모듈, 도어트림, 범퍼페이시아, 콘솔박스모둘, 패키지트래이모듈, 스크린어셈블리등 고전압 / 저전압케이블, 커넥터, 배터리모듈, 공조시스템, 디젤필터부품 디젤차량의다공성 DPF 촉매소재기술 고용량고에너지밀도배터리양극소재 92

97 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 세계적으로강화되는연비및배기가스규제에대응하는방법은엔진 / 구동계효율향상과차체경량화로크게두가지로분류됨 엔진 / 구동계의경우, 기술주기가길고, 한계치에도달한것으로인식 타경량화소재에비해철강소재는가격변화가크지않아경제적부담이적고, 강종에따른넓은범위특성을가지는것이특징으로인해현재까지는많이적용되고있는실정이나, 앞으로는마그네슘, 알루미늄소재로전환이전망 수송기기용철강소재분야및소재 부품분야산업의특징은자동차산업의전방산업으로부가가치가매우높음 2013년기준생산유발계수가 2.6으로전후방산업의연관효과가가장큰산업 고용유발계수는 9.5명으로, 전기 전자등 IT산업의 6.5명대비매우높아, 국내고용시장에서차지하는비중이커실질적으로국가산업의중심적위치를차지 글로벌자동차시장은경기침체로저성장국면으로접어들었으나신흥시장의자동차보급률은여전히낮은수준에머물러있다는점에서차동차산업의중장기적인성장잠재력이높음 차량은환경, 고객의안전성과편의성니즈에맞춰보강재, 센서, 배터리, 내장제품증가등으로중량증가가불가피하여소재부품의경량화연구는지속 자율주행기술확대, 전기차확산등으로미래자동차산업은파워트레인플러스스마트플랫폼의시대로패러다임변화에직면 완성차시장에테슬라, 구글, 애플, 삼성등스마트기기를제조하는업체가새로운사업자로등장할가능성이전망되듯이전기 전자등 IT산업이소재 부품산업과동조할경우그시너지효과가매우클것으로예측 (2) 산업의구조 미래자동차소재부품산업은앞서설명한파워트레인구조와스마트플랫폼구조로구분 파워트레인구조는 POSCO, 현대제철, LG화학등대기업군과현대모비스, 일진머티리얼즈, 알루코등중소기업군이자동차핵심부품, 친환경차부품, 배터리, 경량화소재등을새로운협업과생산방식을통해제작 스마트플랫폼은삼성, SK 등 ICT업체들이 UI/UX, IoT, IoS를개발하는산업구조속에소재, 부품, IT가협업하는산업구조혁신의기회가창출가능성높음 국내자동차부품수출인프라와산업구조는매우강한구조로, 2016년상반기소재 부품교역내용을보면, 수출은 15년상반기대비 9.2% 감소한 1,218억불 ( 총수출 2,418억불의 50.4%) 을차지, 수입 742억불 ( 8.2%), 무역흑자 475억불 ( 57억불) 을기록 93

98 금속소재 - 수송기기용철강소재 소재 부품수출비중은중국이 32.6% 로 1 위, 미국이 11.2% 로 2 위, 베트남이 8.0% 로 3 위의수 출시장이며, 지역별로는중국 (397 억불, 14.9%), 중남미 (58 억불, 23.0%), 중동 (56 억불, 19.4%) 등은감소했으나, FTA 영향으로베트남으로는증가 (98 억불, 15.1%) 함 [ 소재 부품산업세계무역수지추이 ] ( 단위 : 억불, 전년동기대비증감액 ) 2014 년 2015 년 상반기 하반기 2016 년 상반기 소재 부품 전산업 부품소재 1, , 소재 부품 섬유제품 화합물및화학 고무및플라스틱 비금속광물 제 1 차금속 조립금속제품 일반기계부품 컴퓨터및사무기기부품 전기기계부품 전자부품 정밀기기부품 수송기계부품 * 출처 : 산업통산자원부 2016 년상반기무역수지발표내용 B2C 제품으로가장규모가큰시장으로써, 소재, 기계, 반도체, 화학, 에너지, 서비스, 정보통 신, 금융등의전후방산업의연관효과가큼 자동차의부가가치가가장높으며, 2013 년기준생산유발계수는 2.6 임 [ 수송기기용철강소재분야산업구조 ] 후방산업수송기기용철강소재분야전방산업 철강분야자동차, 조선, 우주항공반도체분야화학분야정보통신분야 94

99 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 국가전산업에미치는파급효과가가장큰자동차산업이중심이되는제조업에있어서글로벌강국인미국, EU, 일본이고부가가치화로교역을강화하고, 신흥시장의비중이커지면서신흥국인중국, 인도의시장점유율 ( 중국은 2013년기준 11.7%) 이계속높아지고있어업체간시장점유율격차가축소되는예측이어려운경쟁상황이심화 제조업소재, 부품분야에서중국의대한국기여도는 2001~2013년부가가치가상대적으로높은부품분야에서 21.8%p로급증했고, 소재는화학및비금속분야에서만 6.4%p씩증가 대세계부가가치기여도가 1995년 5% 에서 2011년 26% 로크게증가함에따라독일, 미국, EU, 일본모두감소함 글로벌자동차시장의저성장과자동차완성차업체, 소재메이커, ICT업체들간에기술융합과대 중 소기업간협업을강화하는공유경제확산등으로완성차업체들의경쟁은보다치열해질가능성이높은반면전장화, 자율주행, 전기차, 경량화등의새로운수요확대로핵심부품, 배터리, 경량화소재등각각의영역에서시장확장성을보유하고있는업체들에게는새로운기회가창출될전망임 신흥국을포함한다양한지역의문화적, 경제적특성에맞춰수요자의니즈를충족시킬수있는현지화전략이점차부각되면서자동차산업에서비용관리는보다중요해지고있으며, 이를위해핵심설계기술과플랫폼공유를통한폭스바겐의모듈생산방식이현재트렌드를주도하고있는상황 95

100 금속소재 - 수송기기용철강소재 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류파워트레인부품내장부품전장및기타부품 주요품목및기술 차체부품, 새시부품, 엔진및모터 범퍼, 크래쉬박스, 서브프레임, 센터필러, 쇽타워, 사이드실, 리어, 패키지트레이, 시트프레임, 브레이크캘리퍼, 스트러트, 디스크부품, 코일스프링, 쇽업소바, 액슬, 로어암, 어퍼암, 스테빌라이저, 시트프레임, 암레스트, 맵포켓, 어퍼커버, 플로어콘솔, 리어커버, 시트벨트조정기, 필라트림, 하네스, 배터리캐리어, 방열판, 냉각핀저온충격강도와고인성특성을확보된에어백커버소재 범퍼모듈, 프론트엔드모듈, 프론트언더바디모듈, 사이드스트럭쳐모듈, 리어언더바디모듈, 액슬모듈, 스트러트모듈, 코너모듈, 서스펜션모듈, 시트모듈, 도어트림, 범퍼페이시아, 콘솔박스모둘, 패키지트래이모듈, 스크린어셈블리, 고전압 / 저전압케이블, 커넥터, 배터리모듈, 공조시스템, 디젤필터부품, 디젤차량의다공성 DPF 촉매소재기술, 고용량고에너지밀도배터리양극소재 해외기업 arcelor mittal, NSSMC, Anang, hubei, US still, Nucor, baoshan, AISIN, Mahle, ZF Friedrichshafen, DELPHI 보쉬, Magna, faurecia, Visteon, Autoliv, Continental, Johnson control, 리어, TRW, DENSO 국내기업 포스코, 현대제철, 현대모비스, 일진머트리얼스, 알로코, 고려아연, 풍산, 세아제강, 화신, 에스엘, 엠에스오토텍, 포메탈, 대유에이텍, 지코, 우수 AMS, 한국파워트레인 현대위아, 현대모비스, 성우하이텍, 대원강업, 한일이화, LG 하우시스 한라공조, 대유신소재, 평화전공, 티피씨글러볼, 피에스텍, 인팩, 한일단조, 대우부품, 대유에이텍, 삼성공조, 영화금속, 지엠비코리아 96

101 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 IT 기술을기반으로하는정보통신산업의경우, 스마트폰시장의성숙으로저성장구조에진입하고있는 ICT 업체들에게자율주행차, 무인수송시스템기술등은신성장동력을창출할수있는블루오션으로인식 플랫폼으로서자동차가가지는보다중요한특징은이동을담당하는물리적플랫폼으로서의역할과사용자개개인의경험과라이프스타일을 ICT 산업과의융합을통해접속할수있는가장깊숙하게침투할수있는제품이라고인식하기때문 강화되는환경규제와안전규제등으로차체, 시트골격등차량의곳곳에서수지, 고무, CFRP 등화학소재및부품의대체가빠르게진행되고있음 자동차용플라스틱제조업체인현대EP와코오롱플라스틱과핫스탬핑기술을통해기존철강재를사용해경량화가가능한공법업체인엠에스오토텍등의산업군이발전가능성이높음 철강대체재료로서가시성이가장높고설계와제조에유연성이있으며가공에따라내구성이향상되기때문에기술개발을통한물성향상의한계가기존메탈보다높을것으로기대되기때문 플라스틱업체는타재료업체에비해상대적으로안정된매출규모를확보해안정적인성장이가능할것으로판단됨 공법업체중엠에스오토텍을추천하는이유는핫스탬핑기술을통해기존철강재를사용해경량화가가능하며, 대량생산을통해타소재대비가격경쟁력을확보할것으로예상하기때문 수송기기용철강소재의후방산업인조선업, 건설업의글로벌경기침체와중국의시장점유확대로한국의경쟁력이떨어지고있음 철강가격하락에대응하여포스코가양산중인글로벌경쟁력이있는 WP(World Premium) 제품은 1,700여종이있으며자동차강판, 고망간강, 쾌삭강, 유정용강관, 배기계용스테인리스등이있고품질에있어세계최고로자부하는제품으로세계시장에서점유율이높이고있음 철강가격의하락에대하여세계철강협회 (WSA) 에따르면전세계적으로과잉생산된철강규모는 2014년말기준 6억9,300만톤으로 3년전보다 2억1,000만톤늘어났는데대부분중국에서나온것으로 8억2,200만톤을생산에이중절반인 4억톤이잉여물량으로전세계철강시장의가격하락을주도함 97

102 금속소재 - 수송기기용철강소재 3. 시장환경분석 가. 세계시장 자동차에사용되는철강소재는 2015년 5,876만톤에서 2020년 7,133만톤으로증가할것으로예상됨 자동차에사용되는철강소재는 1대당평균 900kg 정도이며, 이중 34% 는차체, 패널및마감재 ( 도어, 트렁크 ) 가차지하고주로냉간압연강판을성형, 용접하여제조한부품들임 그외에엔진블록용주철, 변속기용기어등을포함하는구동파트에사용되는부분이 23% 를차지하며현가파트가 12%, 나머지는휠, 타이어, 연료탱크, 조향및제동장치등에사용됨 자동차에사용되는철강소재중판재가차지하는비중은 70% 정도로추정 [ 수송기기용철강소재분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 천톤, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 58,765 61,088 63,502 66,012 68,621 71, % * 자료 : World Steel Association( International Organization of Motor Vehicle Manufacturers(OICA), 금속소재백서재인용 (2015) 주 : 자동차용철강소재사용량 = 자동차생산량 X0.9 톤 ( 자동차 1 대사용량 ) 자동차용강판사용량 = 자동차용철강소재사용량의 70% 로추정 이에반해환경과철강소재의한계를고려한차체와섀시의경량화시장은기존철강 (Steel) 소재보다가벼우면서도충분한강도를가지고있는알루미늄, 마그네슘등의소재응용기술산업으로집약됨 고온과산화등가혹한조건에서사용되는엔진부품의특성상전기차와같이엔진시스템전체를바꾸는경우를제외하고소재를대체하는것은쉽지않음 그런이유로세계시장의동향은자동차무게가 10% 감소시, 평균적으로 5~7% 수준의연비절감이가능한경량화목표를달성하기위한사업전략으로대응 경량 복합소재글로벌시장은 APAC(Asia Pacific), Europe, North America, 기타지역으로분류되며, APAC시장이가장크며. 세계자동차경량재료시장은 2016~2020년동안 8.57% 의연평균성장할것으로예상 Transparency Market Research(TMR) 은글로벌섀시시스템시장도 2015~2021년기간에연평균 4.1% 의성장으로 864억달러규모로성장할것으로예측 글로벌환경규제강화에따라경량금속소재의경우알루미늄, 마그네슘, 티타늄등고기능성고부가가치비철금속소재수요가증가하는것으로미국내주요시장조사기관중하나인 Ducker Worldwide사는 2025년까지자동차내알루미늄소재사용비율이현재의 2배이상증가할것으로전망 98

103 전략제품현황분석 나. 국내시장 세계시장이자동차철강소재시장의꾸준히성장하는반면, 국내의자동차용철강소재는정체되어있으나, 이에반해알루미늄을비롯한비철경량소재의비율이증가하고있음 2015년 282만 4,000 톤규모에서 2020년 269만 2,000 톤규모로소폭의감소를유지 전기자동차등의등장으로경량화소재사용량이증가할것으로전망되나, 고강도강판의경우에는큰비용증가없이경량화가가능하여적용비율이높아져시장확대가전망 [ 수송기기용철강소재분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 천톤, %) CAGR ('13~'15) 국내시장 2,824 2,797 2,770 2,744 2,718 2, % * 자료 : World Steel Association( International Organization of Motor Vehicle Manufacturers(OICA), 금속소재백서재인용 (2015) 주 : 자동차용철강소재사용량 = 자동차생산량 X0.9 톤 ( 자동차 1 대사용량 ) 자동차용강판사용량 = 자동차용철강소재사용량의 70% 로추정 2016년국내자동차판매전망은상반기에는개별소비세인하연장과신차인기에힘입어전년대비 9.0% 증가한 93만대를기록했지만하반기에는 89만대로전년동기대비 8.7% 감소할것으로분석됨 내수시장위축으로전년대비 0.5% 줄어든것으로 2013년이후 3년만으로고용유발효과가큰자동차산업에서판매의감소는자연스럽게일감도줄어들수밖에없기때문에일자리에도연쇄적인악영향을미칠것으로우려됨 우리나라자동차산업의고용유발계수는 9.5명 (10억원어치의자동차가팔릴경우자동차제조는물론판매등과관련된모든분야에서고용이 9.5명발생한다 ) 으로우리나라수출및성장을주도하고있는전기 전자등 IT산업의경우 6.5명밖에되지않는것을고려하면국내고용시장에서차지하는비중이매우크다는것을알수있음 국내시장의경우 2011년기준 415억달러에서 2020년까지 1,563억달러규모로연평균 9% 씩성장이예상되는데반해미국은 2020년 39,000억달러로성장하여연평균 5.4% 성장률이예상되고있음 99

104 금속소재 - 수송기기용철강소재 다. 무역현황 수송기기용철강소재기술의수송기기용기술로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중철강소재품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량대비수입량이대폭감소하는추세 철강소재기술의수출현황은 11년 275억 8100만달러에서 15년 201억 5,200만달러수준으로감소하였으며, 수입현황은 11년 284억 3,800만달러에서 15년 154억 400만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이대폭증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -7.5% 로감소하였으며, 수입금액은 -14.2% 로감소하여전체무역수지는 45.1% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.02) 부터 15년(0.13) 까지증가한것으로나타나점차수출특화상태로국내기업의수출량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의수송기기용철강소재제품의해외시장진출이활발하게이루어지고있는것으로분석 [ 수송기기용철강소재관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 27,581,063 25,375,017 22,269,931 23,943,952 20,152, % 수입금액 28,438,215 23,822,003 20,369,660 21,956,436 15,404, % 무역수지 -857,152 1,553,014 1,900,271 1,987,516 4,748, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 100

105 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 차량경량화를위한차량부품디자인및설계기술 수송기기용소재및소재 부품기술개발은지구환경보호관점에서 CO 2 배출량규제대책과승객및보행자의안전을고려한 NCAP(New Car Assessment Program) 평가체계를기반으로한차량설계기술및경량화기술에목표를둠 세계각국이도입하는신차에대한 NCAP 평가는전면및측면충돌실험, 보행자및지상장애물사고가상실험, 충돌시승차원의신체부위별영향등을평가하여차량별상대적인안전도를홍보함으로써고객의선택과만족도로서차량브랜드를마케팅하는경쟁구도임 미래형차량의연비향상과관련해서는고객의편의성과안전성의기능부가로필연적인중량증가를고려한차량의경량화, 고효율엔진, 주행저항및마찰저항의저감, CO 2 배출저감차량등의기술개발을매우적극적으로추진 파워트레인 10% 경량화에따른자동차 6~8% 연비향상효과, 가속성능제로백 (0 100 km/h) 8% 향상, 환경오염물질 CO(4.5% ), HC(2.5% ), Nox(8.8% ) 배출저감, 조향성능 6% 향상, 제동거리 5% 단축, 섀시내구성 1.7배향상효과를가짐 차량중량은대체로차체골격 (BIW: Body in White) 26%, 파워트레인 25%, 섀시 25% 로구성되어세부문의부품을경량화하는기술이지만엔진, 모터는고내열성, 내마모성등특수한성능요구로소재대체는쉽지않음 결국 BIW 와섀시에대한부품형상변경을통한차체구조최적화설계기술, 경량소재선택및적정적용기술 ( 아우디는 18% 까지 Al 소재로대체 ) 등임 차체요소부품의신공정에는 Hotstamping, Hydroforming이있고, TWB(Taylor Welded Blanks) 는두께, 강도, 코팅에있어서차이가있는강판을레이저용접을통해서결합하는것으로플렉시블한부품디자인이가능하여코스트, 무게는절감하고, 필요한부분의고강도를얻을수있는특징을가짐 수송기기용철강소재의경량화를위한다양한소재개발및대량생산기술 대량생산을위해서프레스가공성, 용접성 ( 접착성 ) 과내식성이우수한합금설계기술이우선적으로필요하고, 비중이낮은알루미늄, 마그네슘, 카본복합소재등은철강의대체소재로서용이하나고가격문제, 난가공성, 리싸이클성등의문제점을해결하는기술개발이요구됨 철강소재는가공성이우수한초고강도강 (UHSS: Ultra High Strength Steel) 을자동차에양을증가시키는 ULSAB(Ultralight Steel Auto Body) 적용기술을개발하여적용 핫프레스스포밍강, 내식성이우수한아연도금계강판, 3세대고연성기가급고강도강및고강도철강소재응용기술개발이필요 고강도-고성형성쌍정유기소성강이 20년의연구를통해상용화에다가서고있는사례를살펴볼때장기적인관점에서접근이이루어질필요가있음 101

106 금속소재 - 수송기기용철강소재 ICT 융합기술적용을통한스마트수송기기개발 친환경미래수송기기는전기및연료전지를이용하는수요증가가전망할것으로예측되고, 자율주행기술을개발하고, 고객의편의성과안전성을더욱확보하는스마트화가완성차업체들과 ICT업체, 센서업체등대 중 소업체들의경쟁과협업이확산될것으로전망 현대차는 FCEV를주력으로 2013년에양산체제를갖추어 2020년대중화를목표로함 HEV, EV, FCEV 관련시장의핵심부품과기술은배터리의에너지밀도를 400Wh/kg 이상으로높여주행거리를 300Km 이상확보하는것이고, 강전에서사용할수있는인버터의세라믹과금속의접합기술 (Fillar Bonding, Direct Bonding 등 ), Wide Band Gap을갖는 SiC/GaN의전력반도체개발기술, 수소저장합금개발과백금촉매대체기술등친환경차가대중화되기위한선결조건임 관련시장은연평균 35~50% 의고성장이예상되고, 전기차시장은연평균 32% 성장이예상되며, 배터리시장은 51% 로보다빠른성장이예상 궁극적인안전기술을구현하는클라우드기반맞춤형컨텐츠및웨어러블등을통한원격제어기술과관련전장부품산업의활성화로산업간연관효과가커서중소기업이전략적사업화적합 102

107 전략제품현황분석 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 독일의 Max-Planck-Institut für Eisenforshung는고특성신합금설계기술 ( 저비중강, 마레이정가 ), 조합야금, 전산기반소재해석기술, 소재정밀분석기술개발진행중 룩셈부르크 ArcelorMittal는고강도강설계및제조기술, 저비중강설계및제조, 핫프레스포밍강제조, 표면처리, 고강도강성형및접합기술개발진행중 세계최대의자동차용강판생산업체이며, 연간약 1,500만톤을생산 2010년중국의철강업체후난발린철강과합작법인설립, 2013년 Nippon Steel & Sumitomo Metal과공동으로티센그루프의생산설비인수하는등합자회사설립 미국의 Colorado School of mine은 3세대고강도강설계기술, Quench & Partitioning 공정기술, 고강도강성형및접합기술개발진행중임 Nippon Steel & Sumitomo Metal 는연간약 900만톤의자동차용강재를생산하고있고, 중국, 태국, 멕시코등지에용융아연도금설비투자하였으며, 자국내생산된내연코일을이용하여도금강판을제조공급 닛산자동차당평균 15% 의경량화및 2005년연비평균대비약 35% 의연비향상이달성목표 일본닛산자동차는 2013년인피니티 Q50 새로운모델부터 AHSS를첫적용했으며 Nippon 철강, Kobe steel, Sumitomo metal 등과협력해개선된철강소재사용비율을약 25% 증가계획 JFE는중국, 태국, 인도네시아에 CGL 설비를투자하여생산량을증대 알루미늄은철과비슷한강도에도무게가 50% 가량가볍다는장점이있는반면, 철에비해 2~3배비싸다는단점이있으나, 최근철강을빠르게대체하고있는소재임 미국알루미늄협회에따르면, 2025년자동차 1대당알루미늄평균사용량은 2011년대비 60% 증가한 250kg에달할것으로전망 독일다임러가 2014년에발매한메르세데스벤츠 C클래스는차체알루미늄사용비중을 50% 로높여연비를약 30% 개선 일본자동차업계도차츰알루미늄합금채용을늘리고있어마쓰다자동차외에도도요타자동차는 2016년 2월에출시한렉서스일부차종의후드, 도어, 범퍼등에알루미늄을사용함 아우디나재규어, 랜드로버등의고급자동차브랜드중심으로알루미늄소재사용비율이증가했으나, 최근일반자동차제조업체의알루미늄사용비율도점차증가하는추세 알루미늄제조업체인 Alcoa사에따르면, 현재전세계알루미늄연간사용량은약 1,150만톤에달하나 2025년까지이는 2,480만톤으로증가예상 All-Al SUV(Land Rover) 자동차기준알루미늄소재도입으로철강대비 39% 경량화가가능하고, 10% 경량화로 6.5% 연비향상효과를나타냄 북미트럭 10종중 7종에서알루미늄바디를적용해서 2015년 10% 에서 2025년 16% 경량화달성목표 103

108 금속소재 - 수송기기용철강소재 * 자료 : 아우디 [ 아우디차량의알루미늄제조소재별적용기술 ] 환경규제기준을만족시키기위해서는대폭적인경량화가불가피하며, 이에따른기존소재의한계극복을위한이종재료간접합기술이자동차제조기업사이에서도폭넓은사용예상 엔진효율향상및하이브리드시스템보완에도미진한부분존재 적용대상소재는철강, CFRP로알루미늄합금등의금속과비금속, 금속과세라믹소재간의접합기술은향후필수기술이될전망 일본의접합기술은세계적인기술경쟁력을보유하고있으며, 미츠이화학의접합기술은 CFRP와알루미늄합금을견고하게고정시켜, 2015년에어로센스에서선보인드론에활용되기도함 미국포드는픽업트럭 F-150의차체에알루미늄합금과강철을활용하였고, 차체, 시트골격등차량의곳곳에서수지, 알루미늄등철강대체가진행 자동차경량화시장개척을위해철강및화학기업, 자동차부품기업의경쟁이치열해질전망 104

109 전략제품현황분석 (2) 국내업체동향 포스코는세계에서유일하게최고강도수준인 2GPa급제품생산에성공 2015년자동차용강판판매량은전세계물량의 10% 에해당하는 870만톤으로매출의 20% 이고, 영업이익의 50% 가나오는고부가가치소재로서 2018년까지는 1,000만톤을공급할계획 자동차강판영업에서솔루션마케팅은차량개발과정에서부터하드웨어인강재와이용기술, 상업적지원, 휴먼솔루션등소프트웨어요소를결합하는협업지원을통한매출확대 솔루션마케팅을통해전년대비약 25% 증가한 1,270만톤을판매해전체판매제품중 38.4% 를차지 솔루션마케팅을통해고수익고급강 World Premium 제품의판매를확대하는것으로현재양산중인 World Premium 제품은 1,700여종이있으며자동차강판, 고망간강, 쾌삭강, 유정용강관, 배기계용스테인리스등임 현대제철은열연제품을생산하고, 현대하이스코에서냉연및도금제품을생산 2015년에현대제철과현대하이스코가합병하여, 500만톤의생산능력을갖추었으며, 당진공장에 2번째용융아연도금설비를건설중임 철강소재는가공성이우수한초고강도강 (UHSS 및 AHSS) 을자동차에양을증가시키기위한 ULSAB적용기술 현대자동차그룹은 2014년11월연비향상을위한 '2020연비향상로드맵 ' 발표를통해주요차종경량화를추진하고있으며, 초고장력강판비율을 33~52% 에서 2018년까지 48~62% 수준으로증가시킬계획 국내의경량화기술중탄소소재개발기술수준은기술초기단계 효성과태광에서고품질탄소소재를 10년도되지않은기간에생산, 보급한다는점이중요 글로벌점유율은매우낮은수준으로, 수입비중이 75% 를차지하고, 대일, 대미수입의존도가높음 국제클러스터활동을통한최신생산기술정보나네트워크확보가필요 ( 최고기술 =100) 국가카본블랙활성탄소인조흑연탄소섬유 CNT 그래핀 미국 일본 독일 한국 중국 * 자료 : 한국탄소학회 [ 국가별탄소소재기술수준비교 ] 산업부및전북, 경북과같은지자체에서경량화핵심소재인탄소산업을집중육성하기위해 다양한지원정책을구상하고, 2020 년까지전북은 1 조 2,000 억원을투자해글로벌 3 위탄소 산업집적지를조성한다는목표를수립 105

110 금속소재 - 수송기기용철강소재 다. 기술인프라현황 수송기기용철강소재와관련하여자동차부품연구원, 전자부품연구원등에서신뢰성평가, 시험 / 인증등을실시함 국내생산개발된부품소재의신뢰성문제를해결하여핵심부품소재의수입대체및내수촉진 세계적수준의부품소재를육성하기위한기반마련 차량용부품소재등을시험할수있는장비는약 388개에달함 * 자료 : 자동차부품연구원 [ 자동차부품연구원신뢰성평가항목및시험장비 ] 106

111 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 수송기기용철강소재기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 6) 을살펴보면 '12년을기점으로하여최근까지감소하는추세를나타냄 각국가별로살펴보면미국과유럽은일정수준의출원을유지하고있으나, 한국과일본의경우는감소추세를나타냄 국가별출원비중을살펴보면한국이 37.5% 로최대출원국으로수송기기용철강소재기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 27.4%, 미국이 26.2% 로비슷한수준의출원비중을보이고있으나최근에는미국이일본에비해다수의출원이이루어짐 [ 수송기기용철강소재분야연도별출원동향 ] 6) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 107

112 금속소재 - 수송기기용철강소재 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 12년이후출원이감소하는경향을보이고있으며, 내국인의출원이점차감소 일본의출원현황은 10년부터최근까지감소추세를나타내고있으며, 출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정 미국과유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 출원인대부분이외국인으로미국과유럽은자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 108

113 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 수송기기용철강소재분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 7) 를통하여살펴본결과수송기기용철강소재분야의가장높은 IPC는 C22C 기술분야가 2,120건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 C21D가 998건, C23C가 799건으로다수를차지 이외에 B23K 236건, B21D 227건, B21B 203건, C25D 126건, B32B 104건, C21C 76건, B22D 67건순으로기술이투입되어있어수송기기용철강소재분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 B21D 기술분야의수명이 10년으로가장긴것으로나타났으며, C21C, C23C 기술분야는 7년으로가장짧은것으로분석 [ 수송기기용철강소재분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 8) C22C 합금 8 년 C21D C23C B23K B21D 철계금속의물리적구조의개량 ; 철계또는비철계금속또는합금의열처리를위한일반적장치 ; 탈탄, 소려또는타처리에의한금속의가단화 금속재료의피복 ; 금속피복재료 ; 표면확산, 화학적전환또는치환에의한금속재료의표면처리 ; 진공증착, 스퍼터링, 이온주입또는화학증착에의한피복납땜 (Soldering) 또는비납땜 (Unsoldering); 용접 ; 납땜또는용접에의하여클래딩 (clading) 또는피복 ; 국부가열에의한절단, 예. 화염절단 ; 레이저빔에의한가공 기본적으로재료의제거없이금속판, 금속관, 금속봉또는금속외형 (Profiles) 의가공또는공정 ; 펀칭 (Punching) 8년 7년 8년 10년 B21B 금속의압연 8 년 C25D 전기분해또는전기영동에의한피복방법 ; 전기주조 8 년 B32B 적층체, 즉평평하거나평평하지않은형상 8 년 C21C 선철의처리 7 년 E01D 금속의주조 ; 동일방법과장치에의한타물질의주조 9 년 7) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 8) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 109

114 금속소재 - 수송기기용철강소재 투입기술이가장많은 C22C 분야와융합이높게이루어진기술은 C21D 분야로나타났으며, B21B, C23C 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 C21D 분야와융합된기술은 B21B, C23C, B21D 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, C23C 분야와융합된기술은 B32B, B21D, C25D 기술로분석 [ 수송기기용철강소재분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있는것으로나타났으며, 금속제철기업이대부분을차지함 주요일본출원인을살펴보면 JFE STEEL, NIPPON STEEL SUMITOMO METAL, KOBE STEEL 등금속제련기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는포스코와현대제철, 현대자동차등 4개기업이상위출원인으로나타나수송기기용경량소재관련기술을다수보유 가장많은특허를보유하고있는 JFE STEEL과 NIPPON STEEL SUMITOMO METAL이 3극패밀리수가각 538건, 531건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있음 일본기업인 JFE STEEL 과 NIPPON STEEL SUMITOMO METAL 이확보한특허의피인용지수가 0.58 로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 110

115 전략제품현황분석 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 JFE STEEL 일본 % 10% 56% 9% 일본 열연강판제조및냉각 NIPPON STEEL SUMITOMO METAL 일본 % 17% 49% 14% 일본 용해도금강재 포스코 한국 % 6% 5% 4% 한국 이종강재접합 현대제철 한국 % 3% 0% 1% 한국 저탄소고강도강판 KOBE STEEL 일본 % 14% 50% 9% 일본 고강도도금강판 NISSHIN STEEL 일본 % 6% 77% 2% 일본 30 0 아연도금강판 현대자동차 일본 % 31% 4% 1% 한국 9 0 차량용고강도강판 THYSSENKRUPP STEEL 독일 % 90% 10% 0% 미국 39 0 평판형강재 현대하이스코 한국 % 5% 7% 3% 한국 9 0 냉연강판 BAOSHAN IRON & STEEL 중국 % 32% 13% 23% 미국 49 0 고성형고강도강판 111

116 금속소재 - 수송기기용철강소재 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은포스코의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는홍덕산업과피피지코리아의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은포스코, 현대제철, 현대자동차, 현대하이스코, 세아베스틸등이있으며, 중소기업의주요출원인은홍덕산업, 피피지코리아, 티엔피, 우경기술, 새한산업, 효명이씨에스, 엔케이에스등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국기계연구원, 한국생산기술연구원, 포항산업과학연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은포항공과대학교, 연세대학교, 한양대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 112

117 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 수송기기용철강소재분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, 중소기업이다 수참여하여시장에서중소기업중심으로형성되어큰역할이큰분야로나타남 [ 수송기기용철강소재분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업 파워트레인부품 차체부품, 새시부품, 엔진및모터 포스코, 현대제철, 현대모비스, 일진머트리얼스, 고려아연, 풍산, 세아제강, 화신, 에스엘, 엠에스오토텍, 포메탈, 대유에이텍, 지코, 우수 AMS 듀링, 동남정밀, 유신정밀공업, 한국후꼬꾸, 에이테크오토모티브, 코넥, 안전공업, 지엔에스쏠리텍, 원태다이캐스팅, 구영테크, 신한발브공업, 대승정밀, 씬터온, 대한이연 중소기업 참여영역 차체부품, 엔진부품, 중소기업 참여정도 내장부품 범퍼, 크래쉬박스, 서브프레임, 센터필러, 쇽타워, 사이드실, 리어패키지트레이, 시트프레임, 브레이크캘리퍼, 스트러트, 디스크부품, 코일스프링, 쇽업소바, 액슬, 스테빌라이저, 시트프레임, 암레스트, 맵포켓, 어퍼커버, 플로어콘솔, 리어커버, 시트벨트조정기, 필라트림, 하네스, 배터리캐리어, 방열판, 냉각핀, 에어백커버소재 현대위아, 현대모비스, 성우하이텍, 대원강업, 한일이화, LG 하우시스 케이에스엠, 태형, 동인, 캠스, 동해금속, 지에스씨, 유창하이테크, 삼보프라텍, 한일정공, 에쓰엠티씨, 비엠아이, 흥진정공, 한동산업 범퍼, 시트프레임, 브레이크 전장및기타부품 범퍼모듈, 프론트엔드모듈, 프론트언더바디모듈, 사이드스트럭쳐모듈, 리어언더바디모듈, 액슬모듈, 스트러트모듈, 코너모듈, 서스펜션모듈, 시트모듈, 도어트림, 범퍼페이시아, 콘솔박스모둘, 패키지트래이모듈, 스크린어셈블리, 고전압 / 저전압케이블, 커넥터, 배터리모듈, 공조시스템, 디젤필터부품, 배터리양극소재 한라공조, 대유신소재, 평화전공, 한일단조, 대우부품, 대유에이텍, 삼성공조, 지엠비코리아 티피씨글로벌, 티피씨글로벌, 세원, 피에스텍, 인팩, 영화금속, 나노앤텍, 동원테크놀러지, 광명산업, 금창진영공업, 신화테크금호기공, 다인 진영공업 시트모듈, 도어트림, 케이블, 커넥터, 배터리 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 113

118 금속소재 - 수송기기용철강소재 나. 중소기업기술수요 수송기기용철강소재분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 수송기기용철강소재분야중소기업은최근에파워트레인부품기술과전장및기타부품에다수수요가있는것으로나타났으며, 특히차량관련전장부품기술에관심이높아지고있는것으로나타남 [ 수송기기용철강소재분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 파워트레인부품 선박엔진용이종접합베어링부품및신공정기술개발가스디젤엔진용일체형 CAMSHAFT의프로파일 (Profile) 소재개발및곡면가공기술개발고출력대응경량알루미늄합금커넥팅로드개발실린더커버용주강소재의피로파괴분석및피로강도향상방안 2.0 L 가솔린직접분사엔진의써모하우징과워터아울렛시스템국산화개발자동차 TRAILING LINK ARM - BUSH용 INNER ROD품을경량고강도알루미늄소재를적용하여정밀단조공법으로부품개발디젤엔진터보차져용이종접합 Locating Bearing의개발자동차엔진Valve 생산용 SKD61금속소재수명향상기술자동차연료이송용 Valve 시험제작품의품질향상 2020년 CO2 규제대응을위한비출력 130 kw/l급가솔린엔진용초경량 ( 경량화지수 0.55이하 ) 피스톤개발기술개발 수송기기용철강소재 내장부품 친환경자동차필름커래시터용클래드메탈부스바신뢰성향상기술개발장마철응축수제거를위한흡습단열재를적용한차량용차세대시트냉난방모듈개발 전장및기타부품 매립형도어록구조와매립형힌지구조기술및제품개발전자및자동차산업의커넥터생산성향상을위한초고내마모공구강의개발장마철응축수제거를위한흡습단열재를적용한차량용차세대시트냉난방모듈개발알루미늄과스테인리스를이용한고강도경량화저가형자전거프레임개발전기자동차, 60A 급릴레이용텅스텐합금접점어셈블리개발압입및토크방식파괴기반자동차차체부품용강도및인장강도측정장비개발자동차유리용고내식성스테인레스 MIRROR MOUNT 소결합금개발자동차부품생산용 SKD61 소재수명향상기술자동차프레스금형개발 114

119 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 수송기기용철강소재기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 수송기기용철강소재기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 수송기기용철강소재기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 9) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 10) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 수송기기용철강소재기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 9) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 10) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 115

120 금속소재 - 수송기기용철강소재 [ 수송기기용철강소재분야키워드클러스터링 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 클러스터 02 클러스터 03 mold, design 12~25 GRAVITY 7~14 corrosion, coat, resistance, erosion [ 수송기기용철강소재분야주요키워드및관련문헌 ] 34~45 1. METHOD FOR MANUFACTURING A COMPOSITE MOLDED BODY 2. HIGH TENSILE STEEL WIRE FOR COLD FORGING WITH LONG LIFE TIME OF FORGING MOLD AND THE METHOD OF MAKING THE SAME 3. HIGH-STRENGTH STEEL WIRE HAVING IMPROVED MOLD LIFE FOR COLD FORMING AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME 1. LOW SPECIFIC GRAVITY AND HIGH STIFFNESS SANDWICH TYPE STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME 2. ALLOY WITH LOW SPECIFIC GRAVITY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF 3. HIGH-STRENGTH, LOW-SPECIFIC GRAVITY STEEL PLATE HAVING EXCELLENT SPOT WELDING PROPERTIES 1. Honeycomb body having a metallic foil with an oxide coat, foil having an oxide coat and method for producing an oxide coat on a metallic foil 2. Process to Manufacture Fuel Tanks From Medium- Or High-Strength Steel Sheets or Advanced High-Strength Steel Sheets With Organometallic Coat, Flanged Edges and Crimped 116

121 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 04 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 클러스터 09 클러스터 10 클러스터 11 클러스터 12 toughness 25~39 stamp 16~24 Hot, Cold, rolled trip, twip, Ductility, malleability 45~57 31~42 orient 7~10 heat, resistance Fe, steel, powder lightweight, STRENGTH, hardness 32~45 13~21 5~8 bond, joint 8~12 Inlet Tubes, Vent and Unchoking Device 3. Hot-dip Sn-Zn coated steel sheet having excellent corrosion resistance 1. WELDED STEEL PIPE WITH EXCELLENT WELDING HEAT-AFFECTED ZONE TOUGHNESS, AND PROCESS FOR PRODUCING SAME 2. High-strength stabilizer steel for vehicles having excellent corrosion resistance and low-temperature toughness, method of producing the same, and stabilizer 3. MANUFACTURING METHOD OF HIGH-STRENGTH AND HIGH-TOUGHNESS THIN STEEL AND HEAT TREATMENT APPARATUS 1. METHOD FOR DETERMINING THE STAMPING QUALITY OF PROFILED BAR MATERIAL 2. Process for manufacturing stamped products, and stamped products prepared from the same 3. METHOD FOR HOT STAMPING AND HOT STAMPING STEEL 4. HOT-STAMP MOLDED PART AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME 1. Cold-rolling mill, tandem rolling system, reversing rolling system, modification method of rolling system, and operating method of cold-rolling mill 2. HIGH-STRENGTH HOT-ROLLED PLATED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME 3. COLD ROLLED STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF 1. Reverse roll cold rolling method of TWIP steel 2. A METHOD OF LASER WELDING TWIP STEEL TO LOW CARBON STEEL 3. PROCESS FOR PRODUCING COMPONENTS HAVING REGIONS OF DIFFERING DUCTILITY 1. Non-oriented magnetic steel sheet and method for producing the same 2. GRAIN-ORIENTED MAGNETIC STEEL SHEET AND METHOD OF PRODUCING THE SAME 1. Heat exchanger for heating hydrochloric acid pickling solution, a system and method for pickling, and a method of manufacturing steel products 2. WELDED STEEL PIPE WITH EXCELLENT WELDING HEAT-AFFECTED ZONE TOUGHNESS, AND PROCESS FOR PRODUCING SAME 3. HIGH HEAT-RESISTANCE COLD-ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT FORMABILITY, CORROSION RESISTANCE, SURFACE PROPERTIES FOR WORKING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF 1. BAKING HARDENING TYPE GALVANIZED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT FORMABILITY AND POWDERING RESISTANCE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME 2. IRON POWDER PRODUCTION VIA FLOW ELECTROLYSIS 3. ALLOY STEEL POWDER FOR POWDER METALLURGY AND METHOD OF PRODUCING IRON-BASED SINTERED BODY 1. Lightweight steel door for vehicle and method for manufacturing the same 2. LIGHTWEIGHT HIGH PHOSPHORUS STEEL HAVING EXCELLENT HOT-ROLLING PROPERTY AND METHOD FOR MANUFACTUING THE SAME 1. Bonding method of dissimilar materials made from metals and bonding structure thereof 2. Method of welding and adhesive bonding of dissimilar metal plates with pre-heating, cooling and welding steps; Dissimilar metal joined body 117

122 금속소재 - 수송기기용철강소재 [ 수송기기용철강소재분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 금형설계및성형시스템 mold, design 요소기술 02 저비중강판소재 GRAVITY 요소기술 03 내식성도금강판제조 corrosion, coat, resistance, erosion 요소기술 04 저온고인성강판제조 toughness 요소기술 05 스탬핑가공열처리 stamp 요소기술 06 열간 / 냉간성형기술 Hotl, Cold, rolled 요소기술 07 TRIP/TWIP 변태, 변형조직을활용한연성향상기술 trip, twip, Ductility, malleability 요소기술 08 무방향성강판제조 orient 요소기술 09 고내열성자동차부품제조 heat, resistance 요소기술 10 철합금계분말소재기술 Fe, steel, powder 요소기술 11 경량 / 고강도강판제조 lightweight, STRENGTH, hardness 요소기술 12 고접합성강판제조 bond, joint 요소기술 13 슬래그재활용기술 slag 118

123 전략제품현황분석 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 수송기기용철강소재분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 내충격 / 고탄성금속복합소재기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 철강소재물성향상기술 고내식성도금강판제조기술 저온용고인성강판개발 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 고강도고연성경량철강합금설계 기술 / 시장분석, 기술수요, 타부처로드맵 다양한클래드조합과파이프등 2 차가공품제조기술 기술 / 시장분석, 전문가추천 고강도내마모금형및성형시스템기술 특허 / 논문클러스터링 금형내부품성형의열간스탬핑가공열처리기술 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 철강소재공정 / 처리기술 고품위제강기술및열간 / 냉간성형기술 Fe 실수율향상을위한슬래그환원기술 기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천 철성분함유부산물과폐열을활용하는신개념제강공정을개발 기술 / 시장분석, 기술수요, 타부처로드맵 미세조직제어를통한철강합금설계기술 TRIP/TWIP 변태, 변형조직을활용한연성향상기술 Ni, Ti/Steel 클래드화및접합소재기술 특허 / 논문클러스터링, 전문가추천 기술 / 시장분석, 전문가추천 119

124 금속소재 - 수송기기용철강소재 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 수송기기용철강소재분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 경량철강소재물성향상기술 경량철강소재공정 / 열처리기술 내충격 / 고탄성금속복합소재기술 고내식성도금강판제조기술 저온용고인성강판개발 고강도고연성경량철강합금설계 고강도내마모금형및성형시스템기술 금형내부품성형의열간스탬핑가공열처리기술 금속복합소재는고경도, 고탄성및다양한기능을갖는제 2 상의강화재를분산시킴으로써구성재료의특성을능가하는우수한물성을갖게하는소재기술로서자동차용및군수방탄모듈개발에활용되고, 강화재의분산혼합제조공정, 특성평가등유기적인연계성확보기술 고내식성아연도금강판은뛰어난아연의부착성과얇은철, 아연합금층으로드로잉가공을받아도냉연강판과같은수준으로도금층이박리되지않음. Zn-Ni, Zn-Fe, Zn-Al-Mg 합금화용융아연도금강판은일반아연도금대비합금층의경도가높고연성이다소떨어지기때문에심한드로잉가공시일부취약한합금층의분말 (powder) 이발생될수있으나고주파유도가열장치등관련제조공정의신기술적용및가공성향상을위한윤활성후처리기술의개발로적용이확대되고있음 선박용, 압력용기용, 산업기계용강판의경우고강도와함께저온인성, 고변형능, 용접성, 내부식성등이요구되므로, 고가의합금원소인 Ni, Cr, Mo 를최소화하면서제어압연과가속냉각조건의정밀한설계를통해고강도, 고인성, 고변형능등을동시에만족시키는기술개발이필요 IF 강, DP 강, TRIP 강, TWIP 강등자동차용강은 Fe C, Cr, Mn 의주원소및 Al, Si, 등미량원소의합금설계로연질의페라이트와경질의마르텐사이트, 베이나이트변태조직, 변형쌍정, 집합조직, 적층결함에너지등의적절한제어를통해고강도화와프레스성형성을높이는강판제조의일관공정기술 금속, 유리소재기계구조용부품의경량화를위해비중이낮은플라스틱소재로대체되기위해서는부품경량화금형및성형기술이핵심으로대량생산의사출금형시스템과표면경도를높이는내마모표면처리기술 차체경량화를위한 1000Mpa 급이상의고장력강사용한계는프레스성형의어려움에있으나, 열간스탬핑에서는보통강수준의재질로도낮은열간하중및열처리기술을통해서고장력강의강도및고성형성이달성됨 120

125 전략제품현황분석 미세조직제어및합금설계기술 TRIP/TWIP 변태, 변형조직을활용한연성향상기술 Ni, Ti/Steel 클래드화및접합소재기술 Mn 이 20% 이상함유한 TRIP/TWIP 경량화철강소재는소성변형시변태및변형쌍정을유도하기위한합금설계기술로높은가공경화율을달성하여 60,000Mpa% 의고강도고연성을나타내는미세조직제어기술 미래환경산업용다기능소재 기술융합의하나로 Ni, Ti/Steel 클래드화는철강의내식성향상고부가가치소재로중요하고, 이종금속판재의접합계면제어기술은폭발, 압연, 용접등가공기술과의융합으로수송기기경량화, 안전성, 가공성및다기능을갖는첨단핵심부품제조기술에적용 6. 기술로드맵기획 가. 수송기기용철강소재기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 121

126 금속소재 - 수송기기용철강소재 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 수송기기용철강소재분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 경량철강소재물성향상기술 내충격 / 고탄성금속복합소재기술 고내식성도금강판제조기술 저온용고인성강판개발 고강도고연성경량철강합금설계 고경도, 고탄성및다양한기능의제 2 상을금속기지에분산시킴으로써단일소재의한계를극대화하는요소기술 아연도금및표면처리강판의도착성, 내식성, 용접성및가공성개선을위한합금화설게및공정기술 조선, 해양구조물의경량화, 대형화및극저온사용환경등으로고인성 고강도철강소재가요구됨 Fe C, Cr, Mn 의주원소및 Al, Si, 등미량원소의합금설계로적층결함에너지, 변형쌍정, 경상조직, 집합조직등의제어기술확립 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 알루미늄합금에 SiC, TiB2 등강화재로보강한경량내충격금속복합소재내충격 / 고탄성부품요소기술개발 Zn-Ni, Zn-Fe, Zn-Al-Mg 용융아연도금강판의도착성, 내식성, 용접성및가공성기술확립 선박용 TMCP 고강도강의적용을위한파괴안전성및피로강도확보기술확립 합금설계로 Mn 양을 20% 이상, C 는 1% 이하, Si 또는 Al 을 3% 이하로하여상온에서오스테나이트조직을얻고가공에서변형쌍정을유도하는기술 탄소나노튜브, 나노섬유, 나노입자등을이용한금속나노복합재공정기술확립 Zn-Ni, Zn-Fe, Zn-Al-Mg 용융아연도금강판의프레스가공시파우더링제어및합금화기술확립 비조질강을활용한고인성샤씨부품의인성향상을위한 microalloying 및결정립미세화기술 AHSS(600Mp a 급 ) 및최첨단 HPF 가공용 1.5Gpa 급강종에대한가공성향상을위한합금설계기술확립 고부가가치소재기술로자동차및군수용경량, 내충격, 고탄성및다기능성복합소재모듈개발 자동차용 ABS, 연료펌프용모터케이스, 파워윈도우에 Zn Al Mg 의초고내식도금강판적용기술확립 저온특성강화소재개발을위한충격강도및인성해석기술확립 합금원소저감형변태, 변형유도조직제어형경량철강합금설계및강도 연성향상제조기술확립 최종목표 분산상인세라믹, 금속, 고분자재료, 나노재료와기지상간의특성구현을위한설계, 제조, 특성평가공정최적화기술확립 다양한기능성피막을얻을수있는복합도금기술확립 자동차및선박용고인성비조질강을열처리없는원가절감과친환경공정으로개발함. IF 강, DP 강, TRIP 강, TWIP 강등자동차용강의경질의마르텐사이트, 베이나이트변태조직및변형쌍정의적절한분산을통한가공경화기술 122

127 전략제품현황분석 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 경량철강소재공정 / 열처리기술 금형내부품성형의열간스탬핑가공열처리기술 고강도내마모금형및성형시스템기술 보통강수준의재질로도낮은열간하중과열처리의열간스탬핑기술로고장력강의강도및고성형성을달성하는기술 금속에서플라스틱소재로대체하는부품경량화금형소재로사출금형성형기술임 차량경량화를위해핫스탬핑섀시부품에맞는경화능향상합금설계로적용강종개발및생산성향상시스템개발 금속대체복합소재플라스틱금형시스템 고속가열과금형내에서의냉각속도를다르게하여부품부위별로다른강도와탄성을갖게하는기술확립 표면경도를높이는내마모표면처리기술 국내핫스탬핑부품시장은 2015 년 2,900 만개에서연간약 10% 씩증가할것으로전망되므로설비확대 금형과성형기술, 표면처리의기술융합으로내마모부품경량화달성 차량경량화를위해핫스탬핑부품활용증대로초고강도강의적용비중을 70% 이상으로높임. ( 강도는 3 배, 경량화는 15% 달성 ) 부품경량화를위한부품생산용사출금형성형기술확립 미세조직제어및합금설계기술 TRIP/TWIP 변태, 변형조직을활용한연성향상기술 Ni, Ti/Steel 클래드화및접합소재기술 변태및변형쌍정조직을유도하여높은가공경화율의고강도고연성수송기기용경량강판개발기술 모재의구조적강도특성과클래드접합소재의내식성, 내열성, 가공성등다양한복합기능확립기술 TRIP/TWIP 강의강도 연성밸런스가 60,000Mpa % 급의고 Mn 함유합금강설계및공정기술확립 강판에 Ti, Ni 및 stainless steel 을압연이나폭발압접성형으로제작하는기능소재융합기술확립 TRIP/TWIP 차체용강판의소성변형과가공경화특성파악을위한동적실험을통한기계적특성해석 하이브리드금속소재간의계면반응제어기술을통한배타적멀티성능구현의원천기술확립 1.5Gpa 급초고강도강의차체부품개발및고부가가치자동차용강판 1,000 만톤 / 년판매목표달성 용융 / 변형동시제어를통한우수한계면결합력의고신뢰성대면적하이브리드판상소재기술완성 합금원소저감형변태, 변형유도조직제어형경량철강합금설계및강도 연성향상제조기술확립 수송기기경량화, IT 기기의다기능구현등 21C 메가트렌드구현을위한다양한기능의기술융합용신소재개발공급 123

128

129 전략제품현황분석 금속플레이크및 나노분말

130

131 전략제품현황분석 금속플레이크및나노분말 정의및범위 금속재료의층상조직의분 (powder), 플레이크 (flake), 박 (foil) 또는금속재료의나노분말및이를함유하는소재 금속분말은다양한형상 ( 구형, 불규칙형, 수지상형, 플레이크형 ) 및특성 ( 철및철계분말, 비철분말 ) 으로구성되며, 부품산업, 전기 / 자기재료, 페이스트, 전지재료, 세라믹복합재료, 의료및방위산업용품등전산업분야에걸쳐널리사용가능하고최근금속분말을 10만분의 1미터크기로가공하는금속나노산업이각광정부지원정책 제 3 기나노기술종합발전계획 및 나노기술산업화전략 추진 산자부에서는나노융합활성화를위한나노소자, 나노소재, 나노바이오, 나노에너지등 6 개분야를지원 하는 나노융합산업핵심기술개발사업 지속지원 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 대기업중심의철및철강산업경쟁력우수 분말부품최대수요처인자동차산업성장세 전기 / 전자부품중심의생산및수출 체적대비표면적이넓어반응효율이높음 부품산업, 전기 / 전지재료, 고온재료, 세라믹복합재료, 의료용재료등응용분야가다양하므로시장확대기회 (Opportunity) 부품시장의경량화및고강도화요구증가 자동차부품시장에서분말부품비중증가 철및철강분말제조에대한관심증가 고강도분말, 고경량분말부품제조기술향상 기술고도화및다양한응용분야도출을통해전략적으로기술적품질개선 약점 (Weakness) 금속분말분야경쟁력미흡 중소기업중심의비철금속분말산업구조 비철금속의해외의존성과다 기초연구기반취약 중소기업중심으로산업구조형성위협 (Threat) 자동차업체의금속분말부품사용량확대미흡 대규모설비투자를필요로하는철분말시장에대기업투자지연 해외비철금속가격불안정으로관련중소기업의경쟁력약화 금속나노분말비철금속의불안정한가격변동 나노물질을잠재적유해물질로간주규제측면에서관리확장 중소기업의시장대응전략 대기업과의협업을통한산업구조의조정 나노분말의원활한원료확보및생산판매시스템구축을통한안정적인시장확보 다양한품목 ( 부품 ) 개발및특성등의고반응효율제품개발을통한기술경쟁력확보 127

132 금속소재 - 금속플레이크및나노분말 핵심기술로드맵 128

133 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 금속분말은 1차입자의직경크기가 100 나노미터이하인금속산화물로이루어진나노사이즈분말을의미하며, 제조된나노복합분말은대부분의금속기지에적용이가능하여디스플레이및광원소재, 복합재료소결용분말등광범위한분야에응용이가능함 통상가루형태로존재하여체적대비표면적이넓고액체와같은유동성을가지며외부의압력이나고온에노출될경우고체고유의특성보유 금속분말은그형상에따라구형, 불규칙형, 수지상형, 플레이크형등으로구분되고금속의종류및조성에따라철및철계분말, 비철분말로크게구분이가능하며철및철계분말은철분말과스테인리스분말, 비철분말은알루미늄, 아연, 마그네슘, 동및동합금, 텅스텐, 니켈, 코발트몰리브덴, 귀금속, 탄탈륨분말등으로구성 금속분말은분말야금공정에서가장핵심이되는소재로서, 요구되는특성에따라다양한금속재질의선택이가능하고또한대량생산에유리하여자동차, 사무용기기, 중장비, 전기전자제품의부품제조에널리사용되고있으며, 산화방지제, 철강용내화물및용접봉제조에서응용. 특히첨단기술의발달에따라금속분말이부품산업뿐아니라전기및자기재료, 도전성패이스트, 전지재료, 고온재료및세라믹복합재료, 의료용재료, 방위산업용품의제조등에널리응용 나노금속분말이란 10만분의 1미터크기를갖는금속초미세분말. 나노금속분말의제조법은기상을이용한제조법, 액체를이용한제조법과기계적제조법으로나눌수있음. 기상을이용한대표적제조법에는가스증발-응출법 (Gas Evaporation method) 과기상합성법 (Mixed Gas method) 등으로나누어짐 액체를이용한제조법은침전법 (Precipitation) 과분무건조법 (SprayDrying) 등이있으며기계적인힘을이용한기계적분쇄법 (Mechanical Alloying) 존재 금속나노분말중에서 5~20nm 크기의금 (Au), 은 (Ag), 백금 (Pt) 소재의나노분말을금속나노입자의표면에초박막의실리콘산화물을코팅처리함으로써공기중이나기타대기, 기타화학물질하에서도분산성및물리적 / 화학적으로안정된상태의나노금속분말을제조하는기술로산업전반에응용가능 129

134 금속소재 금속플레이크및나노분말 나. 범위 (1) 제품분류관점 금속분말공정은금속의종류에따라크게철계분말 (Ferrous powder) 비철분말 (Nonferrows powder) 로분류가능하며철계분말은순철분말과합금분말 ( 철강및스테인리스강분말 ) 로구성되어있음 비철분말은대부분비철금속으로제조가가능하며, 상업적으로주로사용되고있는비철금속은알루미늄 (Al), 아연 (Zn), 마그네슘 (Mg), 구리및구리합금 (Cu and Cu alloy), 텅스텐 (W), 니켈 (Ni), 몰리브덴 (Mo), 탄탈륨 (Ta), 기타귀금속 ( 백금, 은, 금 ) 등 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 금속플레이크및나노분말 철분말소재 비철분말소재 순철분말, 철계합금분말 내부식고강도분말 ( 스테인리스강분말 ) 상용비철금속분말 : 알루미늄분말, 마그네슘분말, 아연분말등 고융점특수금속분말 : 텅스텐, 니켈, 코발트, 몰리브텐, 탄탈륨등 귀금속분말 : 은, 금, 백금분말등 (2) 공급망관점 분말야금분야는금속분말제조공정과분말을활용한정밀부품제조공정으로이루어짐 금속분말의제조는분무 / 분사기술 (atomizing) 등물리적인방법과산화물환원및용액석출법등화학적인방법으로이루어지며, 부품제조는주로분말사출기법등일반적인분말야금공정이대부분 분말금속소재는원재료인금속분말제조와중간재인부품제조공정에서사용 / 제조되는각종소재및부품포함 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품 금속분말소재 공급망 관점 분말제조 부품및중간재 세부기술 순철분말, 철계합금분말 내부식고강도분말 ( 스테인리스강분말 ) 상용비철금속분말 : 알루미늄분말, 마그네슘분말, 아연분말등 고융점특수금속분말 : 텅스텐, 니켈, 코발트, 몰리브덴, 탄탈륨등 수송기기용정밀부품 : 자동차등수송기기용정밀동력용부품 ( 엔진, 트랜스미션등 ) 전기전자부품 : 배터리, 가정용전자제품모터, 조명부품등 기계및장치 : 금속가공용부품, 고진공용금속부품등 화학첨가재 : 석유, 고분자, 플라스틱, 페인트첨가제등 항공우주용부품 : 상용및군용항공기부품등 130

135 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 금속분말산업의핵심이분말제조등분말야금공정은일반주조, 압연, 단조공정과는달리제 2차세계대전이후산업이성장한비교적새로운금속산업중의하나 금속분말공정산업은기술개발과새로운응용분야의도출이산업발전에중요한요인으로작용하고있어, 분말제조회사의기술적인품질이가장중요한경쟁력 따라서철강산업등과같이대형업체뿐아니라중소기업들도금속분말산업의중요한구성원으로이루어져있으며, 특히비철금속분말의경우무게대비높은가격으로인하여중소기업에매력적 금속분말의가장큰수요산업은자동차등수송기기, 산업기계, 전기 / 전자장비, 항공우주분야의주요부품제조이며, 컴퓨터및전자기기부품은생산량은많지않으나고가의귀금속분말을사용하므로시장점유율이높은분야 이밖에도화학및정유산업과도료및코팅산업도금속분말의주요수요산업으로써금속분말공정산업은철및철강등제련산업과비철제련산업을후방산업으로하고, 정밀기계부품, IT 부품산업, 화학 / 정유산업등의전방산업군보유 지금까지금속분말의대부분은자동차용철계소결부품, 공구금형용 WC( 탕화텅스텐 ) 및 Co ( 코발트 ) 계분말, 용접봉분말용도로사용되어적용범위가넓지않았으나, 산업의다양화특히전자 통신및태양광분야, 의료분야, 방위산업분야의발전과함께그적용범위가확대되고있음 도전소재로는은및알루미늄분말, 콘덴서및전지소재로는니켈분말, 자동차및전자제품에는자성분말의사용이증가하고있음 ( 출처 : amenews, 신소재경제신문 ) 금속나노분말은강도, 자기적, 전기적특성, 흡수성등반응효율이높으므로향후정부및기업의지속적인 R&D를통해국내외기술경쟁력확보가필요한기술분야임 131

136 금속소재 금속플레이크및나노분말 (2) 산업의구조 분말산업은크게분말제조관련산업, 금형및장비관련산업, 소결부품제조관련산업으로나눌 수있으며, 전세계관련산업체의절반이북미지역에위치 출처 : BCC Research 2012, DOE, NIST, 금속소재백서재인용 (2015) [ 전세계분말소재관련산업구조 ] 금속분말제조 (Metal Powder Fabrication) 기술은분말부품의원소재로사용되는다양한종류의금속분말을제조하는기술로, 제조방법의선택에따라제조비용, 반응성, 분말특성에큰차이가나타나기때문에분말의용도에따라적합한제조방법을선택해야함 분말제조법은크게기계적분쇄법 (Mechanical Fabrication Techniques), 전기화학적제조법 (Electrolytic and Chemical Fabrication Techniques), 분사법 (Atomization Techniques), 기상법 (Evaporation Techniques) 등으로분류됨 [ 나노플레이크및나노분말분야산업구조 ] 후방산업금속분말공정산업전방산업 철및철강제련, 제강산업, 비철제련산업 ( 알루미늄, 텅스텐, 타이타늄, 백금, 은, 금 ) 철및철계분말제조산업상용비철금속분말제조산업고융점금속분말제조산업귀금속분말제조산업 자동차, 기계, 항공우주산업 ( 정밀기계부품 ), IT 산업, 화학 / 정유산업 132

137 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 해외에는분말소재및부품관련정책수립을수립, 운영하는협회를구성하여분말산업을선도 미국분말야금협회 (MPIF: Metal Powder Industries Federation), 유럽분말야금협회 (EPMA : Europe Powder Metallurgy Association), 일본분말야금협회 (JPMA: Japan Powder Metallurgy Association) 2년마다대륙별로돌아가며, Powder Metallurgy World Congress(World PM) 를개최하며학술적인측면에서도관련분야를선도 미국은 DOE를중심으로, 자동차업체와컨소시엄을이루어차량용부품소재개발을진행 일본은분말관련주요정책및연구프로그램개발중이며, 일본물질재료연구소및산업기술종합연구소를중심으로신분말소재개발을진행중 유럽은 EU공동자금을확보하여, 분말소재및부품정보를공유하고, 데이터표준화연구수행중 국내에서는재료연구소와한국생산기술연구원과한양대학교, 울산대학교등연구기관을중심으로분말소재관련연구를진행중 국내금속분말산업은대부분 100인이하의중소기업중심으로이루어지고있으며, 금속분말을통한부품제조및페이스트제조분야에삼성전기, LG화학등일부대기업이진출해있는상황 중소기업중심의산업구조로인하여금속분말시장의양적성장이지체되고있으며, 금속분말의해외의존도가심화되고있는상황 국내금속분말산업의양적성장을위해서는기존비철금속분말중소기업의육성과동시에철및철강분말에대한대기업의적극적은투자와 R&D가시급 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 금속플레이크및나노분말 주요내용분말소결부품및중간재 주요제품 / 기술 철및철강분말, 상용비철분말, 고융점금속분말, 귀금속분말 수송기기용정밀부품, 전기전자부품, 항공우주용부품, MIM, PIM, HIP 해외기업 ( 미국 )GKN Sinter Metal, CISP ( 독일 )Fraunhofer IFAM, ( 스웨덴 ) Hoganas AB, ( 스페인 ) CEIT, ( 일본 ) HITACHI Powder ( 독일 )Fraunhofer IFAM, ( 스웨덴 ) Hoganas AB, ( 스페인 ) CEIT, ( 일본 )Sumitomo Electric Ind, HITACHI Powder, ( 미국 )PSM 국내기업 창성, 희성, HanaAMT( 주 ), 현대자동차, 한라스택폴, 씬터온, 삼한 한국분말야금, 가야 AMA, 대한소결, 창성, 삼성전기, LG 화학, 대주전자 133

138 금속소재 금속플레이크및나노분말 다. 전후방산업환경 금속분말제조시장에서유럽, 미국, 일본등이시장을점유하고있는상황에서우리나라의금속분말수준은세계최고기술의 80% 정도로분말소결기술정도만이선진기술의 90% 에근접하고있어갈길이멀다고진단함 국내약 500개업체가분말관련사업을하고있으나 90% 이상이종업원 100명이하중소기업체로구성돼있어신규설비투자와연구개발에한계성이있음 전방산업발전에발맞춰분말제조를위한새로운합금개발및입자크기, 형상, 분포등을제어할수있는기반기술과나노사이즈입자생산을위한기술도축적이필요 금속분말사업고도화를위한정부와관련연구기관의적극적인자금및연구개발지원이매우중요하다고왕제필교수발표함 전세계에서생산되는금속분말은후방산업인자동차용소재및부품제조에 75~80% 사용 금융위기로위축되었던자동차시장의회복과맞물려, 회복되기시작해 2017년에약 130만톤규모가될것으로전망함 철분말의경우, 2012년 90만톤에서 2017년 110만톤정도로예상 전자 광전자 자기분야, 바이오메디컬 의약 화장품분야, 에너지 촉매 구조체등산업분야에폭넓게적용될것으로기대됨에따라미래나노분말소재시장선점을위한관련기술개발은지속될것으로예상 134

139 전략제품현황분석 3. 시장환경분석 가. 세계시장 금속분말부품의수요증가에따라세계및국내모두금속분말소재의수요가지속적으로확대될전망 세계금속나노분말의세계시장규모는 2015 년약 79 억 7,200 만달러에서 2020 년약 96 억 9,900 만달러로연평균성장률 4.07% 를보일것으로전망함 [ 금속플레이크및나노분말분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 백만달러, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 7,972 8,297 8,635 8,967 9,326 9, % * 자료 : Signals and Systems Telecom(2014) 출처 : Signals and Systems Telecom(2014) [ 세계금속나노분말시장규모 ] BCC Rearch에서전망 (2012년) 에따르면, 전세계에서생산되는금속분말의 75~80% 는자동차용소재및부품제조용으로자동차시장성장에따라금속분말시장은 2012년 66억달러규모에서 2017년 86억달러로연평균 5% 의성장률을나타냄 자동차엔진, 트렌스미션, 몸체및샤시등소재로사용되고있는철 (Fe) 분말은자동차분말소재및부품의약 90% 를차지할정도로큰비중을차지하고있는데자동차시장성장에따라 2020 년북미시장에서 56만톤시장을형성할것으로전망 소결부품시장의경우는 2012년 11조원규모에서 2017년 15조규모로성장 135

140 금속소재 금속플레이크및나노분말 나. 국내시장 2013년이후성장세에있으나, 국내업체의시장점유율이 10% 에불과하며, 해외기술에의존적인실정임 2015년약 6,300억원규모에서 2020년 7,600억원규모로연평균 3.8% 의성장률을나타낼것으로전망 [ 금속플레이크및나노분말분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'15) 국내시장 6,377 6,619 6,871 7,132 7,403 7, % * 자료 : Metal power,2013 * 환율 : 1,100 원적용 출처 : Signals and Systems Telecom(2014) [ 세계금속나노분말시장규모 ] 국내자동차관련분말소재및부품시장은 2014 년기준자동차에사용되는철분말수요량 은약 7 만톤에해당하여, 자동차용소결부품시장은약 6,000 억원 ~6,500 억원사이형성되 며, 연평균약 5% 의꾸준한성장이전망됨 136

141 전략제품현황분석 다. 무역현황 금속플레이크및나노분말기술의공정기술로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중금속분말품목의무역현황을살펴보았으며, 수입량에비하여수출량이급격히감소하는추세 금속플레이크및나노분말기술의수출현황은 11년 5,148만달러에서 15년 1,348만달러수준으로감소하였으며, 수입현황은 11년 772만달러에서 15년 678만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이대폭감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -28.5% 로감소하였으며, 수입금액은 -3.2% 로감소하여전체무역수지는 37.5% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 11년(0.74) 부터 15년(0.33) 까지증가한것으로나타나점차수입특화상태로국내기업의수출량이감소하고있는것으로나타났으며, 국내의나노분말제품의해외시장진출이점차감소하고있는것으로분석 [ 금속플레이크및나노분말관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 51,482 42,186 32,386 14,138 13, % 수입금액 7,721 8,426 9,200 7,573 6, % 무역수지 43,761 33,760 23,186 6,565 6, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 137

142 금속소재 금속플레이크및나노분말 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 성형성이우수한철합금분말개발 분말이합금화되면성형성이나빠지는것을피할수없으므로합금성분이나분말형상, 입도분포등을제어하여합금성분이면서성형성이우수한분말을개발한다면분말부품의자동차적용분야는획기적으로늘어날것으로예상 순철분말을 2014년현대제철및포스코에서양산공장준공하여기반확보 고강도, 고내모성주단조부품을대체하기위해서는고합금화가필수 비철금속분말의가격경쟁력강화및대량생산기술개발 전체금속분말산업에서비철합금이차지하는비중은생산량기준으로약 35% 로일정하나, 최근비철합금원료가격의상승으로가격기준으로비철합금분말의시장점유율은 80% 차지 비철금속원료가격상승에따른비철금속분말소재의지속적인가격상승은비철금속분말시장뿐만아니라전체금속분말시장에도악영향을미칠것으로예상되므로비철금속분말제조신공정개발및기존상용공정의개선을통한생산성향상이필요 기계가공및재료손실을최소화하는프레스성형기술개발을통한대량생산기술개발 다양한분야적용가능부품및융합기술로의발전 생산량기준으로최대생산량을가지는분말은철계분말이며, 이중대부분이자동차산업의정밀부품제조에사용되나, 대부분의철계분말은순철분말로이루어져있어고강도등이요구되는일부부품에적용이제한 미국등자동차산업선진국의경우다양한기계적특성을가지는철계합금의분말을제조하여분말부품으로이루어진자동차부품의사용량이첨차증가하고있는추세이며, 국내에서도분말부품의적용범위를확대하고자하는노력이이루어지고있는추세 국내의금속분말의제조는소수의중소기업에의해이루어지고있고, 특히철및철계분말의경우대부분수입에의존하고있는상황 향후자동차산업에금속분말부품의사용량이점차증가할것으로예상되므로금속분말, 특히철및철계분말의국산화를통해국내금속분말산업의안정적인성장기반을마련할필요 센서, 전기소재, 발열소재, 휴대전화부품소재, 디스플레이소재, 자성코어, RFID소재, 전자파차단소재및우주항공분야의엔진, 기체구조, 바이오분야의인공뼈, 레저산업등으로확대발전 3D프린트용소재개발 금속소재를이용한 3D 프린팅기술을고부가가치산업에적용하기위해선저비용의금속분말제조기술및요구조건을만족시키는우수한특성의소재개발이필수적임 138

143 전략제품현황분석 [ 3D 프린트용금속소재의종류및문제점 ] 구분소재문제점 Ti 합금 Ti-6Al-4V, TiAl, TiNi 고융점으로인한분말제조어려움금속간화합물의낮은인성 Refractory Metals Fe 합금 Al 합금 W, Mo, Re 공구강, SUS, 17-4PH Al-Si, 6000 계, 7000 계 고융점으로인한분말제조어려움금속간화합물의낮은인성조형시고출력열원필요 가장많이사용되고있음다원계합금조성필요고밀도화를위한극미세화저비용분말대량생산 고반사율로인한고출력열원필요다원계합금조성필요 Ni 및 Co 합금 Superalloy, Co-C 비교적고융점에따른낮은치밀화도 ( 후가공필요 ) 낮은점성으로인한분말내부 Void 형성 Mg 합금 Mg 합금 폭발적인산소친화력높은증기압에따른증발문제 ( 합금조성제어어려움 ) 자료 : J.S. Lee, J. Kor. Powd. Met. Inst. 22, 138(2015) 친환경부품을위한첨단분말소재개발 에너지고갈과환경규제에의해자동차등의경량화가필수기술이며, 이에따른경쟁력확보를위해서는철계분말뿐만이아닌비철금속, 세라믹분말등을이용한부품적용이필수적 친환경소재의개발에대한요구증가에따라 Pb가없는각종접전용분말소재가연구되고있음 은분말의경우공정비용을최소화하기위해원가가낮은제조기술개발이필요한상황이며, 동시에은을대체하기위한고전도성구리및알루미늄분말제조기술역시필수적인상황 금속분말의미세화는필연적으로표면산화, 오염및분말응집등여러가지해결해야할기술적문제점을가지고있으며, 이를위해산화피막두께제어기술, 고순도화기술및분말단분산기술등기술적해결방안이중점적으로연구되고있음 139

144 금속소재 금속플레이크및나노분말 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 금속분말산업은유럽, 미국, 일본등이많은부분을차지하고있으며, 미국, 유럽의경우구리, 알루미늄, 아연, 몰리브덴, 텅스텐등비철금속분말을주로생산하고있으며, 일본의경우고베제강을중심으로철및철계분말에집중 금속분말시장은시장점유율이 20% 이상인독점기업이존재하지않으며, 대부분 5% 내외의시장점유율을가지는기업이다수존재하는형태 이는금속분말제조기업마다구리, 아연, 알루미늄, 텅스텐등특화된금속분말분야가존재하며모든금속재료의분말을제조하는것이쉽지않기때문 미국시장의경우철분말을제조하는 GKN사가 7.1% 의시장점유율을가진것을제외하고, Siemens, Hoganas, Rio Tinto 등대부분의기업의시장점유율은 3~4% 에불과하며, 상위 8 개기업의시장점유율이전체시장의 30% 를넘지않는수준 대표적인기업으로는 Alcoa, Aleris, ACuPowder, BASF, Hoganas, Kobe steel, Rio Tinto, CEIT 등 일본은기관에서도연구개발이활발함 AIST는분말소결기술, 고밀도성형기술, 고강도부품화기술개발 NIMS는나노분말소재, 자동차응용극미세분말기술, 분말제조기술을개발 140

145 전략제품현황분석 (2) 국내업체동향 국내의분말금속시장은수요기준으로총 5,000억규모이나대부분수입에의존하고있으며, 국내에서분말금속을제조하는업체는창성, 희성등일부중소기업에국한 특히은, 니켈의경우 90% 가까운금속분말수입의존도를보이고있으며, 구리및구리합금분말의경우창성이국내수요의 75% 수준을공급 한라스택폴은한라그룹과캐나다스택폴사의조인트벤처사로차량용분말야금부품을혁신해옴 한국분말야금은분말을이용하여자동차엔진부품, 펌프부품, 쇽업쇼바, 무급유베이링등을개발함 금속나노분말제조업체인대주전자재료, 나노기술, 나노신소재, 엔티베이스, 베스너등이활발히연구개발에나서고있음 대주전자재료는전자부품용소재인전도성페이스트, 형광체, 고분자재료등으로중국, 대만, 미국등에수출하고있으며, 에너지사업분야로사업분야확대를위해노력중 나노기술은안정화된금속나노분말을자체양산화했으며, 최근나노분말제조장치 ( 연구소 / 대학실험용 ) 를개발함 나노신소재는지속적인 R&D 투자를통해다양한형태의금속나노분말제품을판매진행, 미국, 일본, 대만등의나노분말시장에진출함 ( 미주법인설립 ) 엔티베이스는나노파우더, 나노향균제등을판매와동시에다양한제품개발을활발히진행하고있으며, 개발된소재는화장품원료사전에등재되어화장품분야로영역확대를기대 출처 : KC(Killer Contents) Report 금속나노분말, 나노융합산업협력기구 [ 금속나노분말업체의기술개발동향 ] 141

146 금속소재 금속플레이크및나노분말 다. 기술인프라현황 연구분야및지역별서비스거점으로나노인프라를구축하여운영중 나노종합기술원 (KAIST), 한국나노기술원 (KANC), 나노융합기술원 (POSTECH), 전북나노기술집센터 (KETI), 광주나노기술집적센터 (KITECH), 나노융합실용화센터 ( 대구 TP) 등 6 개기관 [ 국내나노종합시설현황 ] 기관명기술분야클린룸 / 시설서비스개시일 나노종합기술원 ( 대전 ) 실리콘계 CMOS 일괄공정 1,533 평 8 CMOS 일괄라인 05 년 3 월 한국나노기술원 ( 수원 ) 비실리콘계 CMOS 일괄공정 (P-HENT 라인 ) 1,045 평 4 ~ 6 전자소자일괄라인 06 년 5 월 나노융합기술원 ( 포항 ) 차세대반도체패터닝 /OLED 소재 930 평 4, 8 장비전력소자일괄라인 06 년 8 월 전북나노기술집적센터 차세대디스플레이패터닝유연 / 인쇄전자 710 평모듈공정위주장비구축 08 년 9 월 광주나노기술집적센터 광, 에너지 / 디스플레이 400 평모듈공정위주장비구축 08 년 1 월 나노융합실용화센터 ( 대구 ) 나노기술응용복합소재및부품기술 클린룸, 공동분석실, 시제품제작실 05 년 9 월 출처 : 2015 년나노기술발전시행계획 ( 안 ), 국가과학기술심의회,

147 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 금속플레이크및나노분말기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 11) 을살펴보면 '12년을기점으로출원경향이소폭의감소를추세를나타내고있으며, 금속플레이크및나노분말관련기술개발이다소주춤 각국가별로살펴보면일본은소폭의감소세를나타내는반면에한국, 미국, 유럽이모두최근일정수준의출원을유지하고있는것으로나타남 국가별출원비중을살펴보면일본이 42.7% 로최대출원국으로금속플레이크및나노분말기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 31.2%, 한국이 17.1% 의출원비중을보임 [ 금속플레이크및나노분말분야연도별출원동향 ] 11) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 143

148 금속소재 금속플레이크및나노분말 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면최근까지일정수준의출원을유지하고있으며, 외국인의출원또한비교적일정수준을유지하고있는것으로추정 일본의출원현황은 13년을기점으로감소추세로변화하였으며, 출원인대부분이자국출원으로이루어져일본내의기술력이우수한것으로추정됨 미국과유럽의출원현황은지속적으로유지되고있는추세를보이고있으며, 미국은출원인외국인이매우높은비중을차지하고있으며, 유럽은자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 144

149 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 금속플레이크및나노분말분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 12) 를통하여살펴본결과금속플레이크및나노분말분야의가장높은 IPC는 B22F 기술분야가 810 건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 H01L가 414건, C09D가 340건으로다수를차지 이외에 H01B 312건, B01J 307건, C23C 274건, H01F 272건, H01M 246건, H05K 192건, C09K 187건순으로기술이투입되어있어금속플레이크및나노분말분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 B01J 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, H01L, C09D, H05K 기술분야는 6년으로가장짧은것으로분석 [ 금속플레이크및나노분말분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 13) B22F 금속분말의가공 ; 금속분말로부터물품의제조 ; 금속분말의제조 ; 금속분말에적용되는특수장치또는장비 8 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 C09D 피복조성물 6 년 H01B 케이블 ; 도체 ; 절연체 ; 도전성, 절연성또는유전성특성에대한재료의선택 8 년 B01J 화학적또는물리적방법 9 년 C23C 금속재료의피복 ; 금속피복재료 ; 표면확산, 화학적전환또는치환에의한금속재료의표면처리 ; 진공증착, 스퍼터링, 이온주입또는화학증착에의한피복, 일반 7 년 H01F 자석 ; 인덕턴스 ; 변성기 ; 자기특성을위한재료의선택 8 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 H05K 인쇄회로 ; 전기장치의상체또는구조적세부, 전기부품의조립체의제조 6 년 C09K 그밖에분류되지않는응용되는물질 ; 그밖에분류되지않는물질의응용 7 년 12) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 13) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 145

150 금속소재 금속플레이크및나노분말 투입기술이가능많은 B22F 분야와융합이높게이루어진기술은 C22C 분야로나타났으며, A01N, H01B 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 H01L 분야와융합된기술은 A01N, H01B, C23C 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, C09D 분야와융합된기술은 H01B, A01N, B41J 기술로분석 [ 금속플레이크및나노분말분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면일본국적의출원인들은 8개로나타나다수의특허를보유하고있는것으로나타남 주요일본출원인을살펴보면 SEIKO EPSON, MURATA MFG, FUJIFILM 등의업체와자동차생산기업인 TOYOTA MOTOR가나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는삼성전기와엘지화학 2개기업이상위출원인으로나타나금속플레이크및나노분말관련기술을다수보유하고있는것으로나타남 가장많은특허를보유하고있는 SEIKO EPSON이 3극패밀리수가 50건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, FUJI FILM과 TOYOTA MOTOR도각 22건으로다국적시장을확보 다수출원기업인 MURATA MFG가확보한특허의피인용지수가 3.32로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 146

151 전략제품현황분석 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 SEIKO EPSON 일본 % 18% 76% 5% 일본 분말야금용소결체 삼성전기 한국 % 36% 30% 1% 미국 페이스트제조 MURATA MFG 일본 % 38% 42% 2% 일본 페이스트제조 FUJIFILM 일본 % 24% 66% 10% 일본 소결기술 TOYOTA MOTOR 일본 % 11% 80% 8% 일본 주형및코어용분말제조 TOSHIBA 일본 % 34% 61% 4% 일본 페이스트제조 SUMITOMO ELECTRIC IND 일본 % 10% 84% 5% 일본 철산화물나노분말제조 JFE STEEL 일본 % 10% 75% 8% 일본 특수성형 PANASONIC 일본 % 17% 75% 8% 일본 소결기술 엘지화학 한국 % 16% 2% 2% 한국 금속나노입자제조 147

152 금속소재 금속플레이크및나노분말 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은삼성전기의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는아모그린텍의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은삼성전기, 엘지화학, 포스코, 삼성전자, 제일모직등이있으며, 중소기업의주요출원인은아모그린텍, 창성, 대신강업, 대광소결금속등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국과학기술연구원, 한국생산기술연구원, 한국기계연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은성균관대학교, 한양대학교, 전북대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 148

153 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 금속플레이크및나노분말분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, 중소기업이 다수참여하여시장에서중소기업중심으로형성되어큰역할이큰분야로나타남 [ 금속플레이크및나노분말분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 분말 철및철강분말, 상용비철분말, 고융점금속분말, 귀금속분말 현대자동차 창성, 희성, HanaAMT( 주 ), 한라스택폴, 씬터온, 삼한 철분말, 신합금분말, 철계분말 소결부품및중간재 수송기기용정밀부품, 전기전자부품, 항공우주용부품, MIM, PIM, HIP 삼성전기, 현대자동차, LG 화학, 한국분말야금 가야 AMA, 대한소결금속, 창성, LG 화학, 대주전자 자동차용소결부품, 산업소결부품, 전자용소력부품, 정보통신용부품 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 149

154 금속소재 금속플레이크및나노분말 나. 중소기업기술수요 금속플레이크및나노분말분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 금속플레이크및나노분말분야중소기업은금속분말제조기술및열처리장비및제반기술에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는다양한형태의소재처리기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 금속플레이크및나노분말분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 금속분말제조기술 자성금속분말의표면처리기술 CuFe 나노분말, 나노분산액, 및스퍼터링타겟제조기술중금속흡착및처리를위한나노분말복합체실용화기술연자성나노결정립합금분말을이용한주파수대역별전자파흡수체제조기술 ZOC (Zirconium Oxychloride) 의정제에따른지르코니아분말의소결성, 투명성개선, 서어보식방식 (Servo Type) 의금속분말성형프레스의개발등 금속플레이크및나노분말 열처리장비및제반기술 난형및난소결성고합금금속분말제조및고밀도화자동차부품개발연자성금속분말을이용한전자파차폐용수지시트의개발비등열전달성능향상을위한열교환기용미세금속분말코팅플레이트개발금속합금분말을이용한이차전지용고용량음극소재기술금속분말소재기반의 SLS(Selective Laser Sintering) 3D 프린터제조기술금속합금분말을이용한이차전지용고용량음극소재제조기술등 150

155 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 금속플레이크및나노분말기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 금속플레이크및나노분말기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 금속플레이크및나노분말기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 14) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 15) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 금속플레이크및나노분말기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 14) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 15) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 151

156 금속소재 금속플레이크및나노분말 [ 금속플레이크및나노분말분야키워드클러스터링 ] [ 금속플레이크및나노분말분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 oligonucleoti de, biological, binding moiety Methods and/or Systems Producing and Providing Sets of Oligonucleotide Conjugates for Assays and Detections 2. Methods and/or Use of Oligonucleotide Conjugates Having Varied Degrees of Labeling for Assays and Detections 클러스터 02 ceramic, dielectric, electrode, glass coating MULTILAYER CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT AND FABRICATING METHOD THEREOF 2. CONDUCTIVE INK FOR FILLING VIAS 3. EMBEDDED MULTILAYER CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND PRINTED CIRCUIT BOARD HAVING EMBEDDED MULTILAYER CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT THEREIN 4. CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT AND GLASS PASTE 클러스터 03 carbon nanotube, fuel cell, nanoparticle s CARBON NANOTUBE COMPOSITE AND PREPARATION METHOD OF THE SAME 2. SINGLE WALL CARBON NANOTUBE BASED AIR CATHODES 3. ULTRASONIC PROBE AND METHOD OF MANUFACTURING THE ULTRASONIC PROBE 4. MEMBRANE ELECTRODE AND FUEL CELL USING THE SAME 152

157 전략제품현황분석 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 04 passivation, silicon, adhesive, solar cell CONTACT AND INTERCONNECT METALLIZATION FOR SOLAR CELLS 2. METHOD FOR PRODUCING A SOLAR CELL 3. FORMATION OF THROUGH-SILICON VIA (TSV) IN SILICON SUBSTRATE 4. BACK SHEET FOR A SOLAR CELL MODULE, AND SOLAR CELL MODULE COMPRISING SAME 클러스터 05 removal, increase, reaction, nano Removal of chromium(vi) from wastewater by nanoscale zero valent iron particles supported on multiwalled carbon nanotubes 2. Use of nano-metal particles as catalyst under electromagnetic heating for viscosity reduction of heavy oil 3. Preparation of stabilized nano zero-valent iron particles via a rheological phase reaction method and their use in dye decolourization 클러스터 06 nano, nzvi, solution, tranport Effect of kaolinite, silica fines and ph on transport of polymer-modified zero valent iron nano-particles in heterogeneous porous media 2. Characterization of polymer-stabilized nano zero-valent iron particle by ultrasonic irradiation-assisted method 3. Preparation of stabilized nano zero-valent iron particles via a rheological phase reaction method and their use in dye decolourization of 6 g/l. 클러스터 07 conductive, electrobe, surface CABLE-TYPE SECONDARY BATTERY 2. ELECTRICALLY CONDUCTIVE ADHESIVE (ECA) FOR MULTI LAYER DEVICE INTERCONNECTS 3. CONDUCTIVE PASTE COMPOSITION FOR INNER ELECTRODE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND MULTILAYER CERAMIC ELECTRONIC COMPONENT USING THE SAME 4. FUEL CELL, A PORTABLE ELECTRONIC DEVICE AND A METHOD OF MANUFACTURING A FUEL CELL RESERVOIR 클러스터 08 iron oxide, particle, nano, synthesis Synthesis and characterization of acicular iron oxide particles obtained from acid mine drainage and their catalytic properties in toluene oxidation 2. Effectiveness of micron-sized superparamagnetic iron oxide particles as markers for detection of migration of bone marrow-derived mesenchymal stromal cells in a stroke model 3. Synthesis of dispersed metal particles for applications in photovoltaics, catalysis, and electronics 4. Application of design of experiment on synthesis of superparamagnetic Iron oxide particle by modified solution combustion 클러스터 09 heating unit, optical, light OPTICAL ELEMENT, ANALYSIS DEVICE, ANALYSIS METHOD AND ELECTRONIC APPARATUS 2. Shaped Reflectors for Enhanced Optical Diffusion in Backlight Assemblies 3. ELECTRICAL HEATING WIRE CONTAINING CARBON FIBER 153

158 금속소재 금속플레이크및나노분말 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 10 클러스터 11 shell, powder, iron, magnetic hexagonal, metal particles, containing layer MAGNETORHEOLOGICAL MEDICAL BRACE 2. Polymer coated carbonyl iron particles and their magnet orheol ogical suspensions 3. METHOD FOR PRODUCING HOLLOW BODIES HAVING EN CLOSED FREELY DISPLACEABLE PARTICLES 4. COMPOSITE SOFT MAGNETIC POWDER, COMPOSITE SOFT MAGNETIC POWDER CORE, AND PREPARATION METHOD THEREFORbeing suitable for industrial production. 1. HEAT RAY SHIELDING MATERIAL 2. Effects of metal particles decoration on n-type chalcogenides processed by open die pressing 3. Stop flow lithography synthesis of non-spherical metal oxide particles 클러스터 12 ceramic, metalic, iron-rich, layer MATERIAL SYSTEM OF CO-SINTERED METAL AND CERAMIC LAYERS 2. METAL COMPOSITE MATERIAL FOR ATTACHMENT TO CERAMIC 3. MULTILAYER, MICRO- AND NANOPOROUS MEMBRANES WITH CONTROLLED PORE SIZES FOR WATER SEPARATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF 4. CONFIGURATION FOR JOINING A CERAMIC THERMAL INSUL ATING MATERIAL TO A METALLIC STRUCTURE 클러스터 13 fluid, slurry, model, porous An empirical model to predict the distribution of iron micro-particles around an injection well in a sandy aquifer 2. Transportation and interaction of nano and micro size metal particles injected to improve thermal recovery of heavy-oil 3. EFFICIENT HEAT EXCHANGE SYSTEM FOR STORING ENERGY 4. Heat transfer bridge 클러스터 14 core, substrate, carbon, semiconduct or Functional Nanocomposite Materials, Electrodes, and Energy Storage Systems 2. ELECTRODE FOR SUPER CAPACITOR HAVING METAL OXIDE DEPOSITED ON ULTRAFINE CARBON FIBER AND THE FABRICATION METHOD THEREOF 3. DISTURB-RESISTANT NON-VOLATILE MEMORY DEVICE AND METHOD 4. CATALYST FOR FISCHER-TROPSCH SYNTHESIS HAVING EX CELLENT HEAT TRANSFER CAPABILITY 클러스터 15 passive solar heating The indoor environment of passive solar heating in high altitude localities 2. Adaptability analysis of passive building energy efficiency technology in hot summer and cold winter region 3. Energy performance of a building-integrated dual-function solar collector in passive space heating mode 154

159 전략제품현황분석 [ 금속플레이크및나노분말분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 전자파차폐소재합금분말 electric magnetic wave, 요소기술 02 페이스트제조기술 ceramic, dielectric, electrode, glass coating 요소기술 03 카본나노소재제조및응용기술 carbon nanotube, fuel cell, nanoparticles 요소기술 04 나노분말제조및응용기술 removal, increase, reaction, nano 요소기술 05 철산화물나노분말제조기술 iron oxide, particle, nano, synthesis 요소기술 06 금속 - 세라믹분말복합기술 ceramic, metalic, iron-rich, layer 요소기술 07 주형및코어용분말기술 vacuum, cabonize 요소기술 08 금속분말의특수처리 low. gas, power 요소기술 09 특수성형또는소결기술 hybrid, heat 요소기술 10 금속분말슬러리제조및장치 removal, increase, electric magnetic wave, 요소기술 11 분말압출기술 vacuum, cabonize 155

160 금속소재 금속플레이크및나노분말 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 금속플레이크및나노분말분야요소기술도출 ] 분류 요소기술 출처 철산화물나노분말제조기술 특허분석, 전문가 초정밀분말사출성형기술 전문가 전자파차폐소재합금분말 특허분석, 전문가 기계적기능금속나노분말 금속분말의특수처리 주형및코어용분말기술 특허분석, 전문가 특허분석, 전문가 나노분말제조및응용기술 기업수요 금속 - 세라믹분말복합기술 특허분석, 전문가, 타부처로드맵 복잡형상분말제품제조기술 특허분석, 전문가 카본나노소재제조및응용기술 특허분석, 전문가 구조기능금속분말 압축성형이없는금속분말의소결및제품화기술 특허분석, 전문가, 기업수요 특수성형또는소결기술타부처로드맵 ( 산업부 ) 분말압출기술 특허분석, 전문가 금속분말의특수표면처리기술 전문가 전도성페이스트제조기술 전문가, 기업수요 전도성기능금속분말 금속분말슬러리제조및장치 페이스트제조기술 특허분석, 전문가 특허분석, 전문가 태양전지제조용금속분말제조기술 전문가특허분석, 전문가 156

161 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 금속플레이크및나노분말분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 철산화물나노분말제조기술 철산화물의나노화를위한신분말제조기술 기계적기능금속나노분말 초정밀분말사출성형기술 ( 혹은초정밀사출성형용분말제조기술 ) 분말사출성형을통한정밀부품제조기술 전자파차폐소재합금분말 전자제품의전자파차폐를위한고전도및자성분말제조기술 구조기능금속분말 복잡형상분말제품제조기술 카본나노소재제조및응용기술 초정밀초소형복잡형상제품을제조하기위한분말기술 CNT 또는그래핀을통해강도및전도성등이향상된복합소재제조기술 전도성기능금속분말 전도성페이스트제조기술 반도체접합을위한고전도성분말제조및페이스트혼합기술 금속분말슬러리제조및장치 고전도분말의고전도성슬러리제조기술 157

162 금속소재 금속플레이크및나노분말 6. 기술로드맵기획 가. 금속플레이크및나노분말기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 158

163 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 금속플레이크및나노분말분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 기계적기능금속나노분말 철산화물나노분말제조기술 초정밀분말사출성형기술 철산화물나노입자의크기및균일도제어 (10~100nm 사이조절, 입도 σ < 20%) 분말사출부품의설계적합도 (90% 이상 ) 및불량률최소화 (1% 미만 ) 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 철산화물나노입자크기및입도제어기술 금속분말의금형사출조건제어 철산화물나노입자양산기술 분말입도에따른최종제품치수예측 철산화물나노입자의크기및입도제어, 양산화 초정밀성형부품양산화및불량률개선 최종목표 철산화물나노입자의크기및입도제어, 양산화 초정밀분말사출성형조건제어및양산화 전자파차폐소재합금분말 탄소나노튜브 / 금속하이브리드입자제조, 분산기술을통한고전도성고분자복합소재개발 전자파차폐용합금개발 전자파차폐합금의분말제조 합금분말의복합화및전자파차폐부품제조 탄소나노튜브 / 금속하이브리드입자복합화를통한전자파차폐용복합소재개발 구조기능금속분말 복잡형상분말제품제조기술 카본나노소재제조및응용기술 균일입도분말제조및고강도분말성형기술 (σ < 20%) 구조용카본소재제조및복합소재화기술개발 분말입도및편차제어기술 구조용고강도및기능성카본소재개발 분말입도및편차에따른성형소결체의치수정밀도제어 카본소재와금속소재의복합화 고강도고정밀합금분말부품제조 카본복합소재의부품화기술 균일입도분말제조및고강도분말성형기술개발 고강도및고전도성카본복합소재및부품화기술 전도성기능금속분말 전도성페이스트제조기술 금속분말슬러리제조및장치 소성특성 (T<120 ) 부착력 >4B 균일입도분말제조및슬러리내균일분산기술 저융점고전도성합금개발 고전도성분말제조및입도제어 전도성분말용 flux 선정및패이스트화기술 슬러리배합에따른유동성제어 전도성패이스트양산화및반도체공정적용 금속분말슬러리제조기술양산화 저온소성형나노페이스트개발및물성향상 전도성및유동도제어가용이한금속분말슬러리제조기술개발 159

164

165 동및동합금 전략제품현황분석

166

167 전략제품현황분석 동및동합금 정의및범위 동이란원소번호 29번이며, 면심입방결정구조를가지는붉은광택을내는금속으로, 현존하는모든금속중은다음으로높은전기전도도를가지는특징이있음 동합금은동을주요합금원소로하여소량의기타원소를첨가한합금 동및동합금은전기동과같이불순물을최소화한동과기계적또는전기화학적물성을변화시키기위해타원소를첨가하여제조한합금을포함정부지원정책 포스코, 현대제철등대기업이주도하는철강산업과는달리중소기업중심의비철소재에대한정부주도의 R&D 지원이필요 산자부중심으로소재원천기술개발사업과소재부품기술개발사업을진행하고있으며, 최근산업핵심사업을추진하면서핵심소재의경쟁력강화를위한핵심소재원천기술개발과전략적핵심소재기술개발을추진중 중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 국내동및동합금관련중견기업을중심으로원료및동합금중간재를비롯한가치사슬이공고 반도체산업에서세계적인경쟁력을갖춰동재질잠재수요부품내수시장풍부기회 (Opportunity) 전기자동차, 반도체산업등의성장등고전도소재에대한시장수요가지속적으로증가할것으로예상 3D 프린팅산업의발달로동및동합금분말소재등고부가가치산업의잠재수요존재 약점 (Weakness) 동제련및중간재를중심으로산업군이형성되어있어분말등고급제품군이취약 국내동산업군의규모에비해 Al, Ti, Mg 대비기초과학영역의 R&D가부진한상황위협 (Threat) 세계경제시황에따른동시세의불안정 국내동자원의부족 중소기업의시장대응전략 국내동및동합금의원료및중간재산업은중소 / 중견기업중심으로산업기반이공고히구축되어있으며, 관련후방산업의성장도긍정적인전망 타비철소재대비국가차원의 R&D 지원및국내기초연구가부진한상황으로향후중소기업중심의집중적인 R&D 지원이필요 163

168 금속소재 - 동및동합금 핵심기술로드맵 164

169 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 동 ( 銅, 구리, Copper) 이란원소번호 29번이며, 면심입방결정구조 (FCC, Face Centered Cubic) 를가지는붉은광택을내는금속이며, 현존하는모든금속중은 ( 銀, Silver) 다음으로높은전기전도도를가지는특징이있음 동합금은동을주요합금원소로하여소량의기타원소를첨가한합금임 국내는동의부존량이적어거의대부분을수입에의존하고있으며, 주요국가의동부존현황을살펴보면, 칠레, 호주, 페루, 멕시코, 미국, 중국순이며, 특히칠레, 호주, 페루의매장량이전세계매장량의 50% 이상을차지하고있음 동및동합금의경우높은전기전도도특성으로인해반도체, 전기자동차등첨단산업에수요가점차늘어나고있으나순동의부품화연구혹은기존동합금보다기계적특성과전기적특성이향상된신합금에등기초연구에대한지원이부족한상황임 나. 범위 (1) 제품분류관점 동및동합금의경우전력산업에사용되는전기동, 기계부품, 전기부품등에사용되는황동, 건축재료, 조선등에사용되는청동기타전자부품에사용되는박판등의형태가존재함 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 전력분야 전선용도선, 전기부품용배선, 스위치접전소재, 전선부품등 동및동합금 기계, 전기부품 조선및군수용품, 황동선, 황동봉등전기기계부품 건축및기타 건축재료, 수도관용, 미술재료등 165

170 금속소재 - 동및동합금 (2) 공급망관점 동및동합금의경우동스크랩혹은원광에서제련된전기동과같은순동제품과고강도가요구되는기계부품및전기부품에적용되는황동, 청동을비롯한동합금으로구성되어있으며, 또한그형태에따라박판재, 관재, 봉재, 빌렛등다양한형태의제품군이포함됨 동합금의경우는형태에따라 1차원형태의선형재, 2차원의판형재, 그리고 3차원형태의다면재로구분할수있으며여기서 IT, 전기전자, 반도체산업등에필수적으로사용되는소재는 2차원형태의판재가주로사용됨 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 선재및봉재 동선, 동봉, 황동봉, 황동선, 청동봉등 동및동합금 판재 황동판, 청동판, 동박등 다면체 동 Billet 등 * 자료 : 금속소재산업고도화및상호협력방안도출연구, 2011 [ 동합금의형태별분류 ] 166

171 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 동합금산업은원소재인동이가격에차지하는비중이매우크므로최종가공재의형태가박판또는직경이작은선재로가공이심화될수록가격이상승 동합금특유의특성전도도및강도가동시에증가하는품목이전자, 정보통신, 그리고반도체산업등에주로사용되고이러한특성을만족하는소재가고부가가치소재임 현재국내외적으로매우개발이활발하게진행되는품목은친환경녹색성장을대표하는 LED용동소재, 반도체용소재, 정보통신용배선소재그리고태양광용요소부품소재가있음 동합금의기능특성상고강도및고전도도를동시에만족하는소재는그기술개발이매우어렵고가공도용이하지않음. 따라서이러한특성을만족하는소재는일반적인범용소재에비해서가격이높고따라서기술수준에따라부가가치가증가함 전세계적으로전방산업인반도체, 정보통신, 전자그리고자동차산업은이러한소재를선호함 (2) 산업의구조 동소재의 Value Chain을살펴보면소비원료의 55% 는광산에서생산되나, 45% 가량은기존동제품의 scrap으로부터생산되는자원의 recycle이매우잘이루어지는소재중하나임 광산및 scrap에서회수된동원료는전해정련공정을거쳐서제품화가진행되며, 전력분야에적용되는와이어및봉형태가 53%, 기계 / 건축분야에사용되는황동으로제조되는것이 42% 로대부분을차지하고있으며기타주물및분말로 5% 내외가사용됨 * 자료 : 중국구리산업및시장분석, 광물자원공사, 2015 [ 동및동합금의 Supply chain ] 전방산업의분류에따르면건축분야에 42%, 전기전자분야에 25%, 기계및장비분야에 11%, 차량용부품에 13%, 기타일반제품군에 9% 가사용되고있음 167

172 금속소재 - 동및동합금 후방산업동및동합금전방산업 광산생산전해정련제련생산스크랩회수 [ 동및동합금분야산업구조 ] 황동제조주물파우더플랜트와이어봉제조 건축전기전자 ( 반도체, LED) 기계장비차량용부품기타일반제품 이러한산업별동소비패턴은선진국과개발도상국사이에큰차이가존재하며, 대표적으로미국의경우건축재료에동사용량의 43% 가차지하나, 중국의경우 55% 이상이전력전자분야에사용됨 [ 동및동합금분야산업구조 ] 미국구분중국 25 % 전력전자 55 % 11 % 기계제조 8 % 12 % 교통운수 16 % 43 % 건축재료 18 % 9 % 기타 3 % 나. 경쟁환경 동및동합금소재의주요품목은반도체리드프레임용소재, LED용방열프레임소재, 커넥터용인청동소재, 정보통신용방열소재, 태양전지용배선판, 해저송전케이블, 열교환파이프등이있음 각품목의최고기술보유국은일본, 미국, 독일등으로서국내의기술수준은각품목별최고기술보유국대비 70~85% 수준임 국내의주력수출품목인반도체산업에적용되는리드프레임용소재의경우역 85% 의상대적으로높은기술수준을보이나, 향후높은시장성장률이기대되는첨산산업품목군에서는 75% 수준의낮은기술수준을가지고있음 리드프레임용소재는수입의존도가높고부가가치가높은특징을가지고있으므로, 향후집중적인연구개발을통해고부가가치동및동합금소재에대한국산화를이루는것이필요함 168

173 전략제품현황분석 [ 동및동제품소재의핵심품목별국내기술수준 ] 소재군 핵심소재명 부가가치수입의존도시장성장률최고최기술상상중하최하상중하상중하보유국 기술 수준 (%) 반도체리드프레임 일본 85 LED 프레임 일본 80 동 및 동합금 인청동 일본 75 정보통신방열소재 일본미국 태양전지용배선판 독일 해저송전케이블 일본 75 열교환파이프 일본 70 최종완성품을생산하는전방산업은현대 / 기아자동차, 삼성전자, 대우조선, 현대중공업등대기 업중심으로경쟁력을보유하고있으나, 부품, 중간재를포함한후방산업은대부분중소기업이 시장을주도하고있음 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류 원소재 중간재 ( 판, 봉, 선, 관 ) 부품 주요품목및 기술 동및동합금원소재잉곳및분말 동및동합금판재봉재, 선재, 관등 커넥터, 리드프레임, 밸브, 베어링등 해외기업 Codelco( 칠레 ), Anglo America( 칠레 ), Rio Tinto( 몽고 ), Freeport-McMoran( 인도네시아 ) 고베제강 ( 일본 ) 일본광업 ( 일본 ) Tyco ( 커넥터 ) Yazaki, Delhi 등 국내기업 고려아연, LS-Nikko, 희성금속소재, 창성, HanaAMT, 능원금속공업, 태원공업 풍산, 원일사, 고려특수선재, 일광주공, 이구산업, 능원금속, 대창, 태양금속공업, 부광금속 한국단자, 하나테크, 일광주공, 한국분말야금, 가야 AMA, 대명, 다산, 169

174 금속소재 - 동및동합금 다. 전후방산업환경 세계광석은초과공급상황이지만과잉규모는점차감소추세를보이고있으며, 2011년이후구리광산의생산량이급증하고있으나, 증가폭은점차감소추세를나타냄 2014년산업연구원의 구리산업현황과전망 발표 최근예상외의공급차질은주로인도네시아정부의수출부가세부과를통한원광및정광의수출규제에서비롯되었으며, 신규생산설비의증가와함께기존시설들의가동률역시 2013년에 85% 대로상승하면서구리의과잉공급구조는지속 연도별 / 국가별세계전기동수요는회복및증가세를유지하나과잉공급상태 2013년수요는 2012년대비 4.3%, 2014년은 4.2%, 2015년에는 4.3% 의완만한증가세유지 2014년중국의구리수입이전년대비 50% 증가및선진국수요의회복 유럽및미국의경기회복세에따른구리수요견인 중국은경기둔화에도불구하고 7% 의성장률및정부의내수부양정책에따라급격한수요감소는없을것으로전망되나, 중국경제성장에대한여전한불확실성으로전체전기동수요둔화전망 * 자료 : Copper Market Forcast 2016~2017", ICGS, [ 세계전기동수급전망 ] 국내전기동생산은지속적인증가추세전망 2000년 47만톤, 2010년 56만 2천톤에서 2013년 61만 1천톤으로지속적으로증가 전기동생산증가율은 2000년 ~2010년까지연평균 1.8%, 2011~2014년까지 3.3% 를나타냄 동및동합금소재의전력, 기계, 건설등전통산업이외의대표적인전방산업은반도체와 LED 산업으로서향후고부가가치동및동합금소재의주요응용분야로서높은성장률이예상 LED의국내생산은모바일시장을중심으로 2003년에서 2008년까지년 40% 이상의성장을지속해왔으며, 2009년부터는디스플레이용 LED BLU가새로운성장축을형성 우리나라는최근 LED BLU 생산의확대에따라국내생산이국내수요보다부족하여미국, 일본, 대만등으로부터 2008년기준 13억달러의 LED 관련제품을수입하는무역적자국임 국내 LED 시장은휴대폰, LCD TV, 자동차등전방산업이발달해있어국내시장이성숙되어있고, 2010년이후반도체조명시장이크게성장할것으로전망되므로 LED 에피 / 칩 / 패키지 / 부품소재 산업은 2020년까지지속적고속성장이예견 170

175 전략제품현황분석 국내 LED의시장확대와조명용고휘도 LED의요구에따라고신뢰성 LED/ 모듈소재의공급수요가지속적으로확대될것으로전망 LED 전체시장규모는 LED 소자 ( 칩, 패키지, 부품 ), LED 응용 ( 모듈 ) 기기, LED 조명기기등을포함하여 294억달러이며, 그중리드프레임이직접적으로적용되는 LED 소자시장규모는 09 년기준국내약 1조원및세계약 50억달러수준으로연평균 25% 이상성장할것으로전망 LED 시장은 2010년까지는 TV용 BLU 등의 LED 응용모듈기기에의해적용되고, 2012년이후조명기기가 LED 시장의성장동력이될것으로전망반도체시장이규모의경제를갖춘주요업체들간경쟁이심화되는양상을보이는가운데, 주기적인생산설비교체를통한외양적경쟁양상에더하여선두업체들의제조기술성숙에따라, 원가경쟁력을바탕으로적정한기한내에미세화공정 (Tech-Migration) 등의구현여부가중요하며, 제품포트폴리오에따른시장대응력도주요한경쟁력이되고있음 WSTS(World Semiconductor Trade Statistics) 에의하면 2008년세계반도체시장규모는 2,619억달러수준으로서전년대비 62.9억달러증가 전체반도체용리드프레임중열방출성능과경박단소요구대응에유리 QFN(Quad Flat Non-leaded Package) Type이모바일기기중심으로지속성장전망 ( 연평균 15%) 2009년수요조정영향으로 2010년 QFN 수요는 22% 이상증가전망되며 2011년이후 QFN 시장이반도체용리드프레임전체수요견인할것으로예상 [ LED 및반도체용동소재 ( 전방산업 ) 시장규모및전망 ] ( 단위 : 억원 ) 구분품목 LED 용 4,434 5,498 6,818 8,454 10,483 국내시장 반도체용 5,616 5,841 6,074 6,317 6,570 합계 10,050 11,339 12,892 14,771 17,053 LED 용 22,171 27,492 34,090 42,272 52,417 세계시장 반도체용 43,680 45,427 47,244 49,134 51,099 합계 65,851 72,919 81,334 91, ,516 * 자료 : SEMI and TechSearch International (2009, 11), PennWell, Strategies unlimited 2009, High-Brightness LED market review and forecast 국내및해외 LED 시장 CAGR 24% 적용, 국내 LED 시장해외시장의 20% 국내및해외반도체용리드프레임시장 CAGR 4% 적용 환율 : 1$=1,200 원적용 171

176 금속소재 - 동및동합금 3. 시장환경분석 가. 세계시장 2000년대후반구리가격이크게상승하면서일반범용제품시장에서는다른소재로수요가대체되는현상이확산됐고이로인해구리의실질수요자체가감소 가격급등으로구리수요가플라스틱, 알루미늄등으로대체되는현상을보였고, 가격변동이소재의수요구조변화를촉진하는요인으로작용했고, 이와관련하여세계적으로배관재를중심으로연간 50만톤의구리수요가다른소재로전환된것으로보고된바있음 한편, 세계적으로동광석의생산은꾸준히성장하고있으며, 이에따라전기동의생산도연평균 3% 수준의성장세를보였으나, 전기동소비량은연평균 4% 이상증가하여, 2010년이후지속적으로공급부족이나타나고있음 구분품목 세계시장 광산생산량스크랩생산량 [ 동및동합금세계시장규모및전망 ] ( 단위 : 톤 /kt) CAGR ('11~'15) 19,631 20,140 20,354 20,759 21,070 21,386 1% 2,769 2,774 2,999 3,041 3,132 3,226 3% 총생산량 22,400 22,914 23,353 23,800 24,203 24,613 2% 수요 22,257 22,875 23,525 24,159 24,884 25,630 3% 과부족 ,018 - * 자료 : Foresight Investor(2014) : Wood Mackenzie, ICSG, WBMS, LME, Citi Research estimates 자료재구성 나. 국내시장 국내구리가공제품의생산은 2000년 119만톤에서 2010년 129만톤으로늘어났으며, 2014년 118만톤수준에달할것으로예상 구리가공제품의생산증가율은 2000년 ~2010년까지연평균 0.8% 의낮은증가율을보였으며, 2010년이후최근까지는위축세를나타냄 국내구리가공제품의설비능력은 2000년 151만톤에서 2014년 160만톤으로소폭증가에그쳤으며, 가동률은 2013년현재평균 73.2% 에달하며, 제품별가동률은차이를보이는데, 구리봉이 100% 가동률을보이는반면, 구리동합금판및구리관이 70% 대, 구리선은 70% 를하회 국내구리가공제품의소비는 2010년 90만톤에서 2010년 101만톤으로늘어났으나금융위기이후약세를보이면서 2013년에 94.3만톤을기록 2000년이후구리봉및구리선의수요가 6~7만톤이늘어난반면, 구리관및구리합금판이 1~2만톤감소 172

177 전략제품현황분석 [ 동및동합금국내시장규모및전망 ] 구분품목 ( 단위 : 톤 /kt) CAGR ('15~'20) 동판 24,151 26,421 27,610 28,852 30,151 31,508 3% 동관 12,397 13,760 13,622 13,758 13,896 14,035 2% 국내시장 동봉 / 형재 28,248 20,115 16,494 15,670 14,886 14,142-10% 동선 56,923 56,049 52,686 53,213 53,745 54,283 0% 합계 121, , , , , ,966 13% * 자료 : Foresight Investor(2014) : Wood Mackenzie, ICSG, WBMS, LME, Citi Research estimates 자료재구성 다. 무역현황 동및동합금품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량대비수입량이대폭감소하는추세 동및동합금기술의수출현황은 11년 50억 1813만달러에서 15년 42억 4,577만달러수준으로감소하였으며, 수입현황은 11년 74억 1,268만달러에서 15년 54억 8011만달러수준으로감소하여무역수지적자폭이대폭감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -4.1% 로감소하였으며, 수입금액은 -7.3% 로감소하여전체무역수지는 15.3% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.19) 부터 15년(-0.13) 까지증가한것으로나타났으나, 여전히수입특화상태로국내기업의수입량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의동및동합금제품의해외시장진출이저조하게이루어지고있는것으로분석 [ 동및동합금관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 5,018,131 4,570,451 4,520,789 4,497,741 4,245, % 수입금액 7,412,689 6,627,485 6,245,237 6,423,507 5,480, % 무역수지 -2,394,558-2,057,034-1,724,448-1,925,766-1,234, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 173

178 금속소재 - 동및동합금 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 전방산업인반도체및 LED분야기술개발 국내반도체제조업체의리드프레임성형기술은수입보다수출이많은시장구조를형성하고있으나, 그소재가되는반도체용리드프레임동합금소재의경우대부분일본등으로부터수입에의존하고있으므로, 국내소재기술확보를통한시장구조개선이시급히요구 국내및세계적으로 LED를이용한응용기기, 모듈, 패키지등의시장이급격히성장하면서후발업체들의참여로경쟁이치열해지고있으나, LED용리드프레임의원소재인동합금공급업체가국내에없어시장구조개선및경쟁력확보가시급히요구 LED 생산업체의경우니치아, 오스람, 크리등의선발업체들은크로스라이센싱을통해한국및대만후발업체들의 LED 시장의진입장벽을강화하고있어향후 3년내시장경쟁이치열해질것으로전망되나, LED용동합금리드프레임소재의경우합금개발을통하여특허를확보하고생산기술을확립하면시장진출이용이 [ 자동차 ABS 케이블 ] [ 리드프레임용와이어 ] [ 시트용히팅와이어 ] [ 선박용케이블 ] * 자료 : LS 전선동합금제품카달로그 [ 동합금적용사례 ] 174

179 전략제품현황분석 항균성동합금분야기술개발 구리합금으로만든어망이적조, 태풍등자연재해대응에효과적인것으로나타나향후수산양식업에적용이활발해질전망 국제구리협회는강원도연어양식업자인동해STF에서설치한첨단구리합금어망이적조와태풍등의자연재해를극복하며, 수산양식업의혁신사례를제시했다고밝힘 동합금어망은항균특성으로미생물과유해생물이어망에붙지않고, 견고한내구성을지녀빠른조류와파도등에도견딜수있게설계되어, 적조와태풍이오더라도이를효과적으로대응할수있는첨단소재 수송기기용동합금개발 자동차 ABS 케이블, 신호케이블, 시트열선용등자동차부품에사용되는구리합금으로는 Cu-Sn(0.2, 0.3%), Cu-Sn(0.7~1.35%), Cu-Mg(0.2%), Cu-Ni 등이있음 고속철도전차선용, 조가선용, 드롭퍼용등으로사용되는구리합금은 Cu-Mg(0.45%), Cu-Mg(0.35%), Cu-Sn 등이있음 전기차시장의성장과함께자동차부품에 ICT( 정보통신기술 ) 이융합된전장화가활발히진행되면서주요부품인배터리, 전기모터, 고전압케이블 커넥터등에들어가는주요소재인구리의수요도크게늘어날것으로예측됨 배터리와전기모터에서구리가차지하는비중은각각 25%, 34% 에달한다. 전기모터에들어가는구리코일은알루미늄대비효율이높고상대적으로열발생이적은것으로알려져있다. 전기모터효율및냉각성능을높이는동다이캐스팅회전자 ( 로터 ) 도적용이확대될전망 175

180 금속소재 - 동및동합금 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 구리가격은 2011년이후 5년간하락세를보였고, 2008년글로벌금융위기이후수요약화를겪고신흥국경제성장회복세덕분에 2011년 2월톤당 10,160달러로최고점기록 중국에서신규광산투자가급증하면서구리가초과공급되기시작하였고, 중국의수요가감소하며이후하락흐름이지속되고있는추세 글로벌광산업체들의감산이계속되고있으며, 최대생산업체인코델코의경우향후 25년간 400 만톤 ( 연간 16만톤 ) 을감산하기로결정함 2014년세계최대의동생산기업인칠레의코델코 (CODELCO) 사와귀금속회수공장건설및운영에대한협약을체결하고합작법인인 PRM(Planta Recuperadora de metales: 금속회수공장 ) 을공식출범함 동및동합금원소재, 잉곳및분말등을생산하는주요업체는 Codelco, Anglo America, Rio Tinto, Freeport-McMoran 등이있으며, 중간재인판, 봉, 선, 관을생산하는업체로는일본의고베제강, 일본광업등이있음 (2) 국내업체동향 동제련은건식과습식의 2가지방식이있으나, 국내에서는습식방법을사용하지않고, 용련, 제동, 정제, 전해전련의과정을거치는건식기술을사용함 국내에서가동되고있는 1차동제련소에서는한부지내에서 Outotec flash smelting and Peirce-Smith converting 공정과 Mitsubishi process for continuous copper smelting 공정을통해용련과정을거치는방식을채택 민영산업은비철금속및동합금제조기술을노하우로가지고있으며, 연속주조몰드, 전극휠, 웜휠등을개발 WELCOPPER는자체브랜드를런칭함 국내 LED용리드프레임의경우한국단자, 신성델타테크, 정진넥스텍, 풍산마이크로텍, 연호전자, 히로세코리아, 에이테크솔루션등사출전문업체들이진출하였거나사업화를검토중 일본등과기술력차이로수입의존도가큰상황으로, 원소재인동합금의경우전량수입에의존하고있는구조로국내생산기술력확보를통한자체공급능력확보가요구 국내반도체용리드프레임시장은삼성테크윈, LG마이크론, 풍산마이크로텍, 아큐텍반도체기술이시장을점유 2008년매출실적을기준으로삼성테크윈이 74.5% 로국내반도체용리드프레임시장을선도 176

181 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 한국생산기술연구원에서는중소기업의기술개발지원을위하여뿌리산업기술연구소에서개방형실험실을제공하고있어중소기업에서기술개발에필요한실험장비등을공동으로사용할수있는인프라를제공 한국생산기술연구원은 890여종의장비를 42개개방형실험실을통해공개하고중소 중견기업이시험, 검사, 시제품제작등목적에맞게기업이활용할수있도록 24시간개방 운영 수요기업이필요로하는장비및공동 공용실험실을권역별개방형실험실현황에서검색및확인하시고실험실운영담당자와사용가능여부확인후내원하여이용 비철금속관련개방형연구소는강원지역본부를중심으로지원함 * 자료 : 파트너기업, 한국생산기술연구원, 2016 [ 전국기술실용화지원망구축현황 ] 177

182 금속소재 - 동및동합금 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 동및동합금기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 16) 을살펴보면최근까지일정수준의출원을꾸준히유지하고있는것으로나타남 각국가별로살펴보면미국은소폭이지만증가세를한국과유럽은일정수준의출원을유지하고있으나, 일본의경우는증감을반복하며, 전체적으로감소추세를나타냄 국가별출원비중을살펴보면한국이 35.5% 로최대출원국으로동및동합금기술을리드하고있는것으로나타났으며, 미국이 30.9%, 한국이 18.2% 의출원비중을보이고있으나최근에는미국이일본에비해다수의출원이이루어짐 [ 동및동합금분야연도별출원동향 ] 16) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 178

183 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면최근까지출원이증감을반복하는경향을보이고있으며, 내국인의출원이점차감소하고있으며, 외국인의비율이높은것으로나타남 한국국적의출원인의기술경쟁력이매우낮으며, 외국인에의해기술개발이주도되고있는것으로추정 일본의출원현황은 13년부터최근까지감소추세를나타내고있으며, 출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정 미국의출원현황은소폭이지만증가하는있는추세를보이고있으나, 출원인대부분이외국인이며, 유럽은일정수준의출원을유지하고있으나, 자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 179

184 금속소재 - 동및동합금 (3) 투입기술및융합성분석 동및동합금분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 17) 를통하여살펴본결과수송기기용철강소재분야의가장높은 IPC는 C22C 기술분야가 1,530건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 C22B가 181건, C22F가 160건으로다수를차지 이외에 C23C 156건, H01B 109건, B22F 103건, B23K 102건, H01L 59건, C25D 57건, B22D 37건순으로기술이투입되어있어동및동합금분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 C22F, B22F 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, H01L 기술분야는 6년으로가장짧은것으로분석 [ 동및동합금분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 18) C22C 합금 8 년 C22B 금속의제조또는정제 ; 원료의예비처리 9 년 C22F 비철금속또는비철합금의물리적구조의변화 9 년 C23C 금속재료의피복 ; 금속피복재료 ; 표면확산, 화학적전환또는치환에의한금속재료의표면처리 ; 진공증착, 스퍼터링, 이온주입또는화학증착에의한피복 7 년 H01B 케이블 ; 도체 ; 절연체 ; 도전성, 절연성또는유전성특성에대한재료의선택 8 년 B22F 비철금속또는비철합금의물리적구조의변화 9 년 B23K 납땜 (Soldering) 또는비납땜 (Unsoldering); 용접 ; 납땜또는용접에의하여클래딩 (clading) 또는피복 ; 국부가열에의한절단, 예. 화염절단 ; 레이저빔에의한가공 8 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 C25D 전기분해또는전기영동에의한피복방법 ; 전기주조 8 년 B22D 금속의주조 ; 동일방법과장치에의한타물질의주조 9 년 17) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 18) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 180

185 전략제품현황분석 투입기술이가장많은 C22C 분야와융합이높게이루어진기술은 C22F 분야로나타났으며, H01B, B22D 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 C22B 분야와융합된기술은 C25C, B02C, B01J 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, C22F 분야와융합된기술은 B21B, H01B, B22D 기술로분석 [ 동및동합금분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있음 주요일본출원인을살펴보면전체상위 10개출원인이모두일본국적의출원인으로, MITSUBISHI MATERIALS, JX Nippon Mining Metals, FURUKAWA ELECTRIC, KOBE STEEL 등금속제련기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 가장많은특허를보유하고있는 MITSUBISHI MATERIALS가 3극패밀리수가각 135건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있음 일본기업인 FURUKAWA ELECTRIC이확보한특허의피인용지수가 1.8로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 181

186 금속소재 - 동및동합금 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 MITSUBISHI MATERIALS 일본 % 15% 48% 17% 일본 전자기기용구리합금 JX Nippon Mining Metals 일본 % 16% 69% 13% 일본 75 2 Cu-Ni-Si 계구리합금 FURUKAWA ELECTRIC 일본 % 11% 53% 14% 일본 배선용구리합금 KOBE STEEL 일본 % 16% 64% 4% 일본 구리합금판재 MITSUBISHI SHINDOH 일본 % 26% 50% 12% 일본 구리 - 마그네슘합금소재 JX NIPPON OIL & ENERGY 일본 % 0% 1% 0% 한국 31 0 구리합금용스퍼터링타겟 HITACHI CABLE 일본 % 11% 66% 2% 일본 배선용구리합금 DOWA METALTECH 일본 % 21% 53% 14% 일본 구리 - 티타늄계합금소재 HITACHI METALS 일본 % 20% 75% 0% 일본 연질구리합금판 SUMITOMO METAL MINING 일본 % 9% 88% 3% 일본 0 1 구리 - 갈륨계스퍼터링타겟 182

187 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은풍산의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는씨제이씨의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은풍산, 현대자동차, 포스코, 두산인프라코어등이있으며, 중소기업의주요출원인은대창, 씨제이씨, 알코마, 엔코등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국생산기술연구원, 한국지질자원연구원, 포항산업과학연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은충남대학교, 성균관대학교, 고려대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 183

188 금속소재 - 동및동합금 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 최종완성품을생산하는전방산업은현대 / 기아자동차, 삼성전자, 대우조선, 현대중공업등대기 업중심으로경쟁력을보유하고있으나, 부품, 중간재를포함한후방산업은대부분중소기업이 시장을주도하고있음 [ 동및동합금분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 원소재 동및동합금원소재잉곳및분말 LS- 니코동, 고려아연, 희성금속소재 창성, HanaAMT 동합금, 동분말 중간재 ( 판, 봉, 선, 관 ) 동및동합금판재봉재, 선재, 관등 풍산, 고려특수선재 원일사, 일광주공, 이구산업, 능원금속, 대창 동합금판재, 봉재, 선재 부품 커넥터, 리드프레임, 밸브, 베어링등 한국단자 하나테크, 일광주공, 한국분말야금, 가야 AMA, 대명 리드프레임등동소재부품 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 184

189 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 동및동합금분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 동및동합금분야중소기업은중간재와부품과관련된기술개발에다수의수요가있는것으로나타났으며, 동원료를전량수입하는분야로원소재관련기술에관심이높지않은것으로분석됨 [ 동및동합금분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 원소재 내열성 220 이상의 Cu 계도전성 filler 양산을위한표면처리및수세공정개선도시광산사업의고도화를위한 5N 수준의고순도동개발사업계획서 동및동합금 중간재 ( 판, 봉, 선, 관 ) 4% 이상의형상기억변형과초탄성변형을갖는 Cu-Al-Mn 계형상기억합금및선, 판재제조공정개발친환경무연황동 (PB-Free brass) 개발전자파차폐용 silver coated copper 미립자의내산화특성향상및은 (Ag) 함량최소화를목적으로하는 dendrite copper 의황화구리표면처리기술개발스테인레스스틸제각용 99.99% Copper cathode 를대체하는 99.5% 재활용 Cu-Flake 를제조할수있는분쇄기술의개발 부품 은대체이종접합실리콘태양전지용저온소성형구리전극페이스트및소성공정개발동도금용불용성전극국산화핵심기술개발동합금라이닝기술개발및이를활용한 5,000kw 급이상의대용량기어박스용동합금유체베어링개발 185

190 금속소재 - 동및동합금 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 동및동합금기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 동및동합금기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 동및동합금기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 19) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 20) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 동및동합금기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 19) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 20) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 186

191 전략제품현황분석 [ 동및동합금분야키워드클러스터링 ] [ 동및동합금분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 titanium, steel, strength, wire, conductivity 15~32 1. Influence of processing parameters on laser metal deposited copper and titanium alloy composites 2. Preparation of copper and chromium alloyed layers on pure titanium by plasma surface alloying technology 3. Features of softening processes of aluminum, copper, and their alloys under hot deformation 클러스터 02 클러스터 03 paste, electrode strength, sheet, heat, resistance 35~47 44~56 1. Synthesis of silver-coated copper particles with thermal oxidation stability for a solar cell conductive paste 2. Preparation and connectivity of sintering paste containing copper particles covered by nano-silve 3. LOW-SILVER-CONTENT SOLDER ALLOY AND SOLDER PASTE COMPOSITION 1. HIGH STRENGTH, HIGH CONDUCTIVITY COPPER ALLOYS AND ELECTRICAL CONDUCTORS MADE THEREFROM 2. Heat-resistant AL-CU-MG-AG alloy and process for producing a semifinished part or product composed of such an aluminum alloy 187

192 금속소재 - 동및동합금 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 3. The development of a high electrical conductivity and high heat resistance copper alloy EFTEC-550 클러스터 04 wire, bond, joint 10~13 1. Production challenges of TSOP Copper wire bonding 2. Heavy copper wire bonding ready for industrial mass production 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 클러스터 09 sputter 23~34 lining 7~11 surface, treated ROLLED, foil, sheet 22~45 5~10 scrap 26~44 1. Cu-Ga ALLOY SPUTTERING TARGET AND PROCESS FOR MANUFACTURE THEREOF 2. SPUTTERING TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR 3. HIGH-PURITY COPPER-MANGANESE-ALLOY SPUTTERING TARGET 1. Efficient use of a combination lining in converters employed in copper-nickel production 2. Degradation mechanisms and use of refractory linings in copper production processes: A critical review 3 COPPER ALLOY POWDER, SINTERED COPPER ALLOY BODY AND BRAKE LINING FOR USE IN HIGH-SPEED RAILWAY 1. COPPER ALLOY SHEET STRIP WITH SURFACE COATING LAYER HAVING SUPERIOR HEAT RESISTANCE 2. Surface-treated copper foil, method for producing same, and copper clad laminated board 3. Anti-corrosion film formed on HAl77-2 copper alloy surface by aliphatic polyamine in 3 wt.% NaCl solution 1. Line-profile analysis combined with texture analysis for characterizing dislocation distribution in texture components of cold-rolled copper sheets 2. Proof of concept for a novel, binder-free and conducting carbon-free sulfur battery cathode: Composite electroformation of copper foil with incorporated polythiophene wrapped sulfur particles 1. Scrap refining for the copper rod production 2. Separation and recovery of zinc from copper-based alloy scraps under vacuum conditions 3. METHOD FOCASTING R EFFICIENTLY RECOVERING PLATINUM GROUP ELEMENTS FROM COPPER-IRON SCRAP 클러스터 10 클러스터 11 casting 44~56 SLIDING 11~16 1. Aluminium-copper alloy for casting 2. HIGH PERFORMANCE AlSiMgCu CASTING ALLOY 3. COPPER BASED PRODUCTS AND PROCESSES 1. Effect of carbon and copper on the structure of cast Fe-Cr-Cu-C alloys and their tribological characteristics under the conditions of sliding friction 2. COPPER-BASED SLIDING MATERIAL 188

193 전략제품현황분석 [ 동및동합금분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 고강도 / 고전도 CU-Ti/Cu-Fe 합금선재 titanium, steel, strength, wire, conductivity 요소기술 02 전극용구리페이스트 paste, electrode 요소기술 03 고강도, 고내열성합금판재 strength, sheet, heat, resistance 요소기술 04 Cu 본딩와이어 wire, bond, joint 요소기술 05 Cu 재질스퍼터링타겟 sputter 요소기술 06 동합금라이닝 lining 요소기술 07 황화구리표면처리기술 surface, treated 요소기술 08 압연동박제조기술 ROLLED, foil, sheet 요소기술 09 구리합금스크랩처리공정기술 scrap 요소기술 10 연속주조구리합금제조방법 casting 요소기술 11 구리계슬라이딩재료 SLIDING 189

194 금속소재 - 동및동합금 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 동및동합금소재분야요소기술도출 ] 분류요소기술출처 고강도고전도도의 Cu-Ti 합금선재제조기술 특허 / 논문클러스터링 동합금선재 / 판재제조 고강도고전도도의 Cu-Fe 합금판재제조기술고정밀도의압연동합금극박소재제조기술개발 Cu-Al-Mn계형상기억합금및선, 판재제조공정개발구리하이브리드화구상알루미나미립자개발 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요 태양전지용저온소성형구리전극페이스트및소성공정개발 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 동합금활용제품 전극용구리페이스트개발 환경친화적인고항균동합금개발 전자파차폐용구리미립자의내산화특성향상 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요 하이브리드코팅처리한 Cu bonding wire 개발 특허 / 논문클러스터링 동합금극박 금속정밀층상복합소재 (IOG 소재 ) 제조기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 CuFe 나노분말, 나노분산액, 및스퍼터링타겟개발 특허 / 논문클러스터링 Cu 계도전성 filler 양산을위한표면처리및수세공정개선 기술 / 시장분석, 기술수요 동합금처리공정 동합금라이닝기술개발 특허 / 논문클러스터링 함량최소화를목적으로하는 dendrite copper 의황화구리표 면처리기술 특허 / 논문클러스터링 190

195 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 동및동합금소재분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 고강도고전도도의 Cu-Ti 합금선재제조기술 전선및전기전장부품에적용하기위한고강도고전도도합금 동합금선재 / 판재제조 고강도고전도도의 Cu-Fe 합금판재제조기술 고가의인청동대체를위한저비용의고탄성고전도도판재제조기술 고정밀도의압연동합금극박소재제조기술개발 동합금의극박화기술개발을통한고부가가치동합금제품개발 태양전지용저온소성형구리전극페이스트및소성공정개발 태양전지용 기판에 적용가능한 저온소성 고전도도 패이스트 동합금활용제품 전극용구리페이스트개발 고분산고도전성구리페이스트개발기술 환경친화적인고항균동합금개발 미생물번식환경에적용되는고항균고내식동합금제품개발 동합금처리공정 Cu 계도전성 filler 양산을위한표면처리및수세공정개선 동합금라이닝기술개발 Cu 및 Cu 합금의코팅등표면처리를위한고생산성저비용수세처리공정기술개발 부식방지를위한고내식고강도라이닝용동합금개발 191

196 금속소재 - 동및동합금 6. 기술로드맵기획 가. 동및동합금기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 192

197 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 동및동합금소재분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 고강도고전도도의 Cu-Ti 합금선재제조기술 Cu-Ti 합금용해및냉각기술 인장강도 : 400MPa 전도도 : 20%IACS 인장강도 : 450MPa 전도도 : 25%IACS 인장강도 : 500MPa 전도도 : 30%IACS 인장강도 MPa%IACS 급동합금선재제조기술확보 동합금선재 / 판재제조 고강도고전도도의 Cu-Fe 합금판재제조기술 Cu-Fe 합금의미세조직제어기술 인장강도 : 600MPa 전도도 : 25%IACS 인장강도 : 600MPa 전도도 : 35%IACS 인장강도 : 700MPa 전도도 : 45%IACS 인장강도 MPa%IACS 급동합금판재제조기술확보 고정밀도의압연동합금극박소재제조기술개발 고속정밀압연기술개발 두께편차 : <10% 두께 : <0.2mm 두께편차 : <5% 두께 : <0.2mm 두께편차 : <5% 두께 : <0.1mm 0.1mm 이하정밀극박동판재제조기술 태양전지용저온소성형구리전극페이스트및소성공정개발 저온소성가능한바인더개발및동분말제조기술 소성온도 : <300 소성온도 : <250 소성온도 : < 도미만저온소성이가능한 Cu 분말용바인더및페이스트개발 동합금활용제품 전극용구리페이스트개발 고전도성동분말및고분산바인더제조기술 면저항 : 20 μω cm 면저항 : 15 μω cm 면저항 : 10 μω cm 면저항 10μΩ cm 미만의고전도성 Cu 분말및패이스트개발 환경친화적인고항균동합금개발 염수분위기하고내식동합금개발 부식속도 : <0.05 mm/y 부식속도 : <0.02 mm/y 부식속도 : <0.01 mm/y 고내식친환경동합금제조기술개발 동합금처리공정 Cu 계도전성 filler 양산을위한표면처리및수세공정개선 동표면산화층연마산세기술 표면조도 (Ra) <100um 표면조도 (Ra) <50um 표면조도 (Ra) <20um 표면조도 20 um 급연속동합금연속수세공정기술개발 동합금라이닝기술개발 고강도동합금개발및가공기술 공차 <±1mm 공차 <±0.5mm 공차 <±0.3mm 고강도동합금의고정밀가공기술개발 193

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199 전략제품현황분석 고강도 고기능성 마그네슘합금

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201 전략제품현황분석 고강도 고기능성마그네슘합금 정의및범위 마그네슘 (Mg) 함유광물 ( 마그네사이트, 돌로마이트등 ) 또는해수등을원료로순마그네슘및합금잉곳을제조하고, 이를주 단조를통하여빌렛, 후판등중간재를제조하며, 최종으로정밀성형을위한주조, 판재성형, 용접, 표면처리등을통하여활용하는산업 산업단계에따라원소재산업 ( 광물채취및잉곳제련 ), 중간재산업 ( 판재, 빌렛제조 ), 소비재산업 ( 마그네슘부품 ( 수송기기, 전자기기등 ) 제조 ) 로구분정부지원정책 산자부에서는 철강산업경쟁력강화방안 을발표하고, 마그네슘, 알루미늄, 타이타늄등의 3대경량소재개발및스마트제철소를설비하여생산품질확보추진 산자부에서는 철강산업경쟁력강화방안 을발표하고, 마그네슘, 알루미늄, 타이타늄등의 3대경량소재개발및스마트제철소를설비하여생산품질확보추진 산자부에서는 2010년부터세계 4대소재강국도약을목표로하여, 10대핵심소재를개발하는프로젝트 WPM사업을추진하고, 마그네슘, 이차전지, 탄화규소반도체등 10개사업단을중심으로 3단계로나눠사업을수행중으로, 6천억원의자원을투입함. 현재 3단계 (2016~2018 년 ) 에있음 경량소재시장확대추세대응을위한타이타늄, 마그네슘, 알루미늄, 탄소섬유등경량소재국가전략프로젝트집중지원예정중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 세계최초연속박판주조마그네슘판재양산화 다이캐스팅공정기술축적 세계수준의주력산업수요기업보유 풍부한마그네슘매장량기회 (Opportunity) 정부의신성장동력산업지원정책확대 재활용가능한친환경소재로플라스틱대체 환경규제등의녹색정책강화 수송기기경량화등전방산업의소재수요증가 고부가가치비철소재관련수요기업니즈증가 약점 (Weakness) 신주조공정기술취약 원소재수입의존 선진국대비고부가가치소재기술부족 정련및제련인프라부족위협 (Threat) 마그네슘합금소재의안정성위협 ( 폭발, 화재 ) 중국등신흥공업국기술고도화 증국마그네슘합금가격정책및원료수급불안정 환경문제등으로 supply chain 단절 중소기업의시장대응전략 부품의고기능화, 고성능화수요에대응하는마그네슘합금기술개발을통한시장개척 환경규제, 미래형수송기기관련급성장하는경량소재시장대응 친환경공정, 저비용공정및공정효율극대화를통한부품소재생산공정경쟁력확보 197

202 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 핵심기술로드맵 198

203 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 마그네슘 (Mg) 함유광물 ( 마그네사이트, 돌로마이트등 ) 또는해수등을원료로순마그네슘및합금잉곳을제조하고, 이를주 단조를통하여빌렛, 후판등중간재를제조하며, 최종으로정밀성형을위한주조, 판재성형, 용접, 표면처리등을통하여활용하는산업 마그네슘은비중 1.74의가장가벼운상업용구조금속으로, 밀도는일반적인구조용재료와비교할때알루미늄의 2/3, 철의 1/4이고, 인장강도는거의 3종류의재료와비슷하나알루미늄보다강한것으로나타남 밀도에비해가볍고강도가강해플라스틱대용으로많이사용되고, 특히자동차나비행기부품에점차적용이확대될것으로전망됨 마그네슘원소는지구상의약 2.7% 를차지하고있으며, 광석과바닷물에풍부하게존재 밀도에마그네슘의주된원광석은카보네이트 (carbonate) 의형태로존재하는돌로마이트 (dolomite, MgCO 3 CaCO 3 ) 와마그네사이트 (magnesite, MgCO 3 ) 이나실제로마그네슘이가장많이존재하는곳은바닷물이며, 바닷물의약 0.13% 가마그네슘으로구성 마그네슘산업은마그네슘 (Mg) 함유광물 ( 마그네사이트, 돌로마이트등 ) 또는해수등을원료로순마그네슘및합금잉곳을제조하고, 이를압연및압출을통하여빌렛, 후판등중간재를제조하며, 최종으로정밀성형을위한주조, 판재성형, 용접, 표면처리등을통하여활용하는산업 또한, 마그네슘합금은기계적, 전기적, 열적성질이우수하며, 전자파를차단하고가공성이좋아노트북컴퓨터, 휴대용전화, 카메라등각종휴대용전자제품에많이사용되며, 주방기구, 음료수캔등우리일상생활용품에도마그네슘합금의사용이늘어나고있음 특히자동차, 항공기등수송기기산업에서갈수록강화되고있는배기가스및연료규제에대응하는확실한수단으로경량화를꼽고있어마그네슘합금은 그린 (Green) 소재 로각광받으며수요가대폭증가할전망 전세계마그네슘의매장량은 23억톤이며이중러시아에매장되어있는마그네슘매장량은 6 억 5천만톤으로전세계매장량의 28.3% 를차지하고북한에는 4억5천만톤이매장되어있어전세계매장량의 19.6% 를차지하여세계 2위수준 우리나라는매년 1만4천톤을대부분중국으로부터수입하고있음 마그네슘합금이구조용재료로사용된것은 1920년대부터이지만최근자동차경량화와 IT산업의발달로그사용량이급증하고있음 전자파차폐성 (EMI shielding) 및절삭성이우수하며, 순마그네슘및비고용형마그네슘합금의경우진동감쇠능이우수함 방열성과치수안정성이좋으나, 상온에서소성변형이어려우며, 내산화성및내식성이나쁨 국내마그네슘수요는크게전자부품용과자동차부품용으로양분되는데, 해외시장의경우자동차부품시장이보다활성화되어있는반면, 국내의경우전자부품시장에마그네슘부품에적용 국내마그네슘부품시장은스마트폰및태블릿 PC의지속적인시장확대로인해이러한기기에적용되는마그네슘브라켓부품의사용량이증가함에따라마그네슘합금의수요가증가하 199

204 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 고있지만기술트렌드가급변하고수명이짧은전자제품에집중되어있어사용량의증가폭이크고수요가불안정한단점이있음. 이에대한해결책으로시장다변화를위한소재및공정기술개발이필요함 또한마그네슘합금은금속재료로서의우수한기계적성질과고분자재료들이갖는생분해특성을동시에갖는특성때문에최근임플란트재료로서각광을받고있음 일정기간동안높은강도와파괴인성을갖으며완전히분해될수있는임플란트재료개발을함으로써후에임플란트를제거하는부가적인수술을하지않아도되므로임상치료에많은장점을갖게됨 마그네슘잉곳을직접생산하고있는중국은저가소재공급을통해마그네슘제조산업이크게성장하여가격경쟁력을앞세워국내산업을앞지르고있어이에대응하기위한고품위마그네슘의저비용공정기술, 새로운적용분야확대, 고특성합금개발, 표면처리등의다양한마그네슘소재관련기술개발을통해글로벌시장에서의경쟁력을키우는것이필요함 나. 범위 (1) 제품분류관점 고기능 / 고성능마그네슘합금은먼저주조용합금 (casting alloys) 과가공용합금 (wrought alloys) 으로구분할수있음 주조용합금 (casting alloys) 주조는용융합금을일정한형상의주형에부어응고시켜제조하는방법으로마그네슘합금을이용하여자동차부품, 전자부품등으로다양하게적용 주조용마그네슘합금의경우 Mg-Al계및 Mg-Zr계합금중심으로개발되었으며대부분다이캐스팅공정을이용하여주물로제작 ( 구조용마그네슘합금의 95% 이상차지 ) 소형 3C 전자제품의경우대부분 HPDC을통해제조되며일부수송기기의휠및구동계부품은저압주조및사형주조등을통해제조 가공용합금 (wrought alloys) 원소재를이용하여판재, 봉재등의중간재형태로제조되는마그네슘합금 판재의경우박판연속주조, 수평연속주조등의공정으로제조되며압출용봉재의경우수평연속주조또는수직연속주조공정으로제조 최근자동차, 철도및항공분야에서수송기기의경량화를위해안정성과신뢰성이확보된고내식난연마그네슘소재에대한수요가증가될것으로기대됨 고내식난연마그네슘합금은국내외적으로전자기기및자동차산업에서오래전부터수요제기되어왔으며현재 2세대합금의기계적특성및내식성을보완한 3세대고내식난연합금의개발과기업으로의기술이전으로인해대량생산이가능함 대부분의다이캐스팅제품은전자제품에집중되어있으며제품특성상고강도특성을요구하지않지만자동차및항공기등수송기기에확대적용하기위해서는주조용마그네슘합금의고강도및내열특성이요구됨 200

205 전략제품현황분석 최근고온특성이우수한내열주조합금개발로인해자동차의파워트레인부품으로적용이확대되고있으며대형주조제품의기계적특성을향상시키기위한주조결정립미세화기술의니즈가증가하고있음 주조결정립미세화기술은 1940년대부터많은연구가되어왔지만현재까지 Mg-Al계합금에대해상용화된미세화기술의부재로한국, 영국, 독일, 중국등선진국을중심으로주조미세화기술의실용화에많은투자를하고있음 고강도고성형가공재의소재개발과이를국내산업현장에서저비용공정으로구현할수있는기업의등장으로인해가공용합금의적용범위가점차증대되고있음 마그네슘합금은금속재료로서의우수한기계적성질과고분자재료들이갖는생분해특성때문에최근생체임플란트재료로서각광을받고있음 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품 제품분류관점 세부기술 전자부품, 자동차부품등부품제조기술 다이캐스팅재 다이캐스팅공정자동화, 진공다이캐스팅, 멀티슬라이드다이캐스팅 등신공정기술 고기능 / 고성능마그네슘합금 주조재 가공재 합금첨가원소 DC 및연속주조빌렛 압연판재 압출재 단조재 알루미늄합금용, 철강탈황용마그네슘소재기술 DC 주조및수평 / 수직연속주조등을이용하여압출및압연용빌렛을제조하는기술 결정립미세화를통한고특성연속주조재제조기술 DC주조빌렛을열간압연하여판재제조 Twin-roll 및 Twin-belt 박판주조등의공정으로압연용판재를제조하는기술 집합조직제어등을통한성형성이우수한판재제조기술 직접압출, 간접압출, 정수압압출등을이용하여봉재, 형재, 관재등을생산하는기술 압출재의후가공및열처리공정기술 프리폼이나봉을이용한부품열간성형기술 주단조를위한고효율단조및단조용소재개발기술 (2) 공급망관점 고기능 / 고성능마그네슘합금은공급망관점에서원소재를추출하는제련, 정련공정뿐만아니라원소재를이용하여주조, 가공하는공정과열처리, 표면처리등의후속공정을통하여수송기기부품, 전자전기부품등으로적용되는각종소재와부품을포함 제련및주조기술에는마그네슘환원기술, 합금화기술등과함께다이캐스팅, 금형 / 사형, 정밀주조기술을포함 소성가공기술은압연, 압출, 단조, 판재성형등의기술을포함하며이후제품특성향상을위한열처리및표면처리기술로연결 재활용분야는재활용지금제조및스크랩정제제품과관련된기술분야 201

206 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품공급망관점세부기술 제련기술 열환원법, 용융염전해등원광석으로부터순마그네슘환원기술, 합금화기술 주조기술 다이캐스팅기술, 중력 / 사형주조기술, 정밀주조기술, 반응고주조기술 고기능 / 고성능마그네슘합금 소성가공기술 슬라브또는연속주조에의한압연판재제조, 빌렛을이용한봉, 파이프등압출재제조, 단조공정을통한제품열간성형, 프레스판재성형기술 열처리및표면처리기술 열처리기술, 화성처리, 아노다이징처리, PEO 등내식성향상을위한표면처리기술 재활용기술 스크랩재용해및불순물제거, 고순도화기술 202

207 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 산업단계에따라원소재산업 ( 광물채취및잉곳제련 ), 중간재산업 ( 판재, 빌렛제조 ), 소비재산업 ( 마그네슘부품 ( 수송기기, 전자기기등 ) 제조 ) 로구분 마그네슘소재는크게순마그네슘, 마그네슘합금, 기타로구분하고있으며기타분야에는칙소몰딩공정에사용하는칩, 압출공정에사용하는빌렛그리고봉, 그래뉼, 파우더등이포함됨 국내마그네슘원소재산업은순마그네슘및합금대부분수입에의존하고있으며중국의독점으로인해시장가격이불안정함. 포스코강릉제련공장의준공으로마그네슘원소재산업의국산화가진행되었으나 2014년 10월페놀유출등의원인으로가동이잠정중단됨 순마그네슘의경우주로알루미늄합금원소, 철강재탈황제등에사용되고있으며, 국내부품적용에사용되는것은마그네슘합금과기타분야의칩, 빌렛등이있음 마그네슘합금의경우합금성분에따라주조재및가공재로분류할수가있으며마그네슘에일반적으로첨가되는원소의종류및영향은아래의표에나타내었음. 순마그네슘은강도및부식성등의일반적인특성이구조재로사용되기에적합하지못하므로여러가지원소를첨가한합금형태로사용하고있음 일반적으로많이첨가되는원소와그영향에대해아래표에정리함 [ 합금원소첨가에따른영향 ] 원소 목적 Al 기계적성질의개선 Mn 내식성의개선 ( 내식성의개선에는 Fe, Cu, Ni 의함유량을내리는것도중요 ) Ag Zn Si Ca Zr Rare earth Metal Sn 내열강도의개선내식성, 강도의개선크리프강도의개선집합조직개선, 난연특성향상결정립을작게함기계적성질의개선기계적성질의개선 * 자료 : 한국마그네슘연구조합 마그네슘중간재산업은크게판재와봉재로나눌수있으며판재는제조공정및적용부품에따라프레스가공을위한박판과절삭가공을위한후판으로구분할수있는데박판의경우 2007년포스코순천공장에서쌍롤식박판주조를통한판재생산을시작으로가격경쟁력이우수한가공용판재가양산됨 203

208 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 후판의경우 DC 주조법을통한판재생산이가능하긴하나압출및단조를위한빌렛생산에비해압연에대한후공정효율이떨어짐 DC 주조법에비해효율적으로후판을제조할수있는수평식연속주조공정에대한국내연구및기술이전이있었으나현재양산되지않고있음 국내마그네슘빌렛제조산업은열악한수요및고품질빌렛제조를위한기술의부재로인해중소기업에서몇차례양산화를시도하였지만지속되지못하고중국에서수입하였음 하지만점차압출가공재에대한수요가증가하고최근한신기업에서고품질의 DC 주조빌렛을제조하고있으며빌렛제조에대한포스코의산업확장으로점차공급및수요가늘어날추세임 대부분의빌렛은압출을통한 2차가공을거쳐최종제품으로적용되기때문에경쟁소재에비해가격이높은단점이있음. 이에주조빌렛을직접적으로제품에적용할수있는주단조기술이요구되고있으나국내고품위단조기술을뒷받침할수있는소재기술이미약한실정임 수송기기에대한마그네슘수요는연비및환경문제로인해점차증가하고있으나해외자동차업체에비해국내의업체의경우부품으로적용하는사례가매우희박함 국내제품으로는전자기기에서가장많은마그네슘소비량을보이고있으나전자제품의경우사용주기가짧고트렌드에따라소재적용율이크게달라산업전체의수요를견인하는데불안요소가많음 이처럼마그네슘소재는 IT제품, 자동차등우리나라주력산업의대표소재로자리매김하고있지만우리나라는전적으로중국에서의수입에의존하고있어가격및수급이매우불안한상태 [ 고기능, 마그네슘합금분야 PEST 분석 ] Political Economical 차량의경량화를위한세제우대, 기술개발지원들의산업육성정책확대 10대핵심소재개발사업을통해소재산업육성 산업부는초경량마그네슘소재사업단을통해지원 지역별 ( 강원도 ) 초경량소재부품산업육성전략수립 자동차경량화추세에따른마그네슘수요량증가 마그네슘잉곳의평균가격하락에따른가격경쟁력강화 국내높은마그네슘매장량에따른소재공급안정성확보가능 글로벌그린카시장급성장 Socio-cultural Technological 자동차연비가구매의중요한요소로작용하며경량화요구에따른경량소재적용확대 미세먼지, 초미세먼지등대기환경에대한관심고조로인한그린카수요증대 마그네슘합금개발, 신공정기술개발을통한적용분야확대 자원재활용기술을통한마그네슘소재의안정적보급가능 공정기술의발달에따라다양한마그네슘제품생산가능 204

209 전략제품현황분석 [ 마그네슘소재의활용분야 ] 항공우주 / 국방 적용분야 적용제품 특성 Engine crankcase, Gearbox housing, 경량성 : 스틸 대비 약 항공우주 landing flap/wheels, Canopy frame, 55%, 알루미늄대비약 helicopter/ satellite components, etc 32% 중량감소효과 국방 Sabot(missile components), etc 우수한진동흡수기능 : 기체 의소음및진동감소효과 Instrument panel, Airbag housing, Door 내외장재 frame, Seat frame, Headlight bracket, Air 경량성 자동차 엔진파워트레인 intake grille, etc Crankcase, Oil pump, Cylinder head cover, Intake manifold, Transfer case, Camshaft housing, Radiator grille supporter, etc Transmission housing, Gearbox cover, Clutch housing, Wheel, etc 우수한진동흡수기능 : 차체의소음및진동감소효과 제조공정축소 : 주조의 1 공정으로생산가능, 응력집중부및 HAZ 부를최소화하며구조강성향상 섀시 Steering wheel/column, pedal bracket, etc 환경친화성 ICT 컴퓨터카메라 Notebook case, military notebook case, HDD case, etc Camera case, Digital camera/camcorder case, ENG camera case, etc 경량성, 박판성형가능 방열성우수, 전자파차폐효과우수 이동통신 Cellular phone case, PDA case, etc 우수한진동흡수기능 전자부품 Projector lens holder, Navigation base carrier, servo drivers, etc 환경친화성 Binocular, Sunglasses, Inline skate frame, 레저 / 스포츠 레저 / 스포츠기타 Bicycle frame/tenderizer, MTB suspension fork/rim, Tennis racket, Baseball bat, etc Knife body, Toy, Stirrup, Suitcase frame, etc 경량성및비강도우수 우수한진동흡수기능 Motor saw housing, Electric nailer 전자기기 housing, Power cell, Fuel cell, Moving walk, etc 산업용부품 Welding rod, Sacrifice anode, Concrete finishing tools, etc 경량성및전자파차폐효과 산업 우수한진동흡수기능 의료기기 Portable medical monitor frame, Dental X-ray units, EKG machines, etc 우수한희생양극성 기타 Secateurs body, pressure container, etc * 자료 : 한국마그네슘기술연구조합 ( 205

210 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 (2) 산업의구조 고기능 / 고성능마그네슘합금의경우원소재가격비율이높고경기변동에민감한산업구조를 갖고있으며국내전방산업의기반이되는산업임 [ 고기능, 고성능마그네슘합금분야산업구조 ] 후방산업 고기능 / 고성능마그네슘합금 전방산업 소재 부품 / 모듈 제품 돌로마이트 / 마그네사이트마그네슘제련 / 정련산업재활용산업 순마그네슘, 합금잉곳, 주조재, 가공재 알루미늄합금, 철강 수요자맞춤가공 ( 용접, 절삭등 ) 자동차 / 조선전기전자중장비건설소비재 전방산업은알루미늄합금의합금원소, 철강의탈황제등소재자체로적용되는산업에서자동차, 철도차량, 전자전기등제품적용산업까지다양하게존재 후방산업은원광석을비롯한원재료분야가있으며제련산업및재활용분야를포함 마그네슘관련기술은 2020년전분야에걸쳐선도국으로도약을목표로함 [ 마그네슘후방산업관련기술선도국가와한국위치 ] 후방산업 주요선도국가 ( 기술수준을 100 으로평가 ) 한국의위상과전망 현재 제련기술중국, 이스라엘, 미국 20% 80% 100% 리싸이클링기술독일, 이스라엘 50% 90% 100% 자동차부품다이캐스팅기술 소형정밀부품다이캐스팅기술 독일, 이탈리아, 미국, 캐나다 30% 60% 80% 독일, 일본 90% 100% 100% 표면처리기술영국, 독일, 일본 60% 90% 100% 합금개발독일, 중국, 캐나다, 일본 20% 50% 90% 소성가공독일, 일본 40% 70% 100% * 자료 : 신소재신문 206

211 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 세계적으로보아서알루미늄을베이스로하는각종합금에의첨가가 1/2을차지 다음으로다이캐스팅, 탈황제등의순으로사용되고, 최근구조재수요가증가 높은비강도를가지고있는반면, 알루미늄대비중량이 1/3에불과하고, 높은비강도, 치수안정도가및충격과눌림에대한경쟁력이우수 합금화를통해알루미늄과비견되는강도확보및타소재부품을대체가능 주조품, 압출제품, 단조제품, 타발제품및평판제품가공용이 국내산업의마그네슘원소재수입량은지속적인증가추세에있었으나, 최근에는수입증가추세가둔화 이는제품제조과정에서발생하는스크랩을재활용하는기술이상업화되어제품제조에소요되는잉곳의일부를대체한것이원인 최근에는스마트폰브래킷에적용되는마그네슘소재가모델변경으로인해알루미늄으로대체되면서국내사용량의큰변화를보이기때문으로파악 과거에는알루미늄합금에첨가원소로사용되는순수마그네슘의수입이대부분이었으나, 최근에는순수마그네슘과합금의수입량이거의비슷함 수입의변화는실린더헤드커버, 트랜스미션케이스, 오일팬, 스티어링멤버등의자동차부품과휴대폰브래킷, 노트북케이스등의휴대용전자기기부품에마그네슘합금의적용이확대되었기때문임 최근에는글로벌주요완성차업체및자동차부품업체들이마그네슘소재를적용한부품및모듈을점차확대하고있으며, 자동차에적용되는마그네슘합금재수송기기부품은대부분다이캐스팅공정을통해생산되어왔으나, 후면시트보조장치, 루프, 다이어프램등의자동차부품에판재성형기술이적용되면서가공용마그네슘합금제부품의적용이점차증가추세 타이타늄, 탄소프레임대비가격경쟁력을갖춰, 최근주목받는소재임 * 자료 : 고경량 / 고강도 / 고기능성비철및플라스틱기술개발과적용사례 세미나, 재료연구소 ( 임창동 ), [ 경량소재별자동차경량화및연비향상효과 ] 국내마그네슘수입가격은 2013년 1월중국이마그네슘잉곳에부과하던 10% 수출관세폐지후줄곧내림세를보이고있으며, 2015년말에 2,000달러대붕괴 2016년같은부피의알루미늄소재와경쟁가능한상황이며, 알루미늄대체시 30% 의경량화가능 207

212 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류마그네슘괴, 재활용마그네슘주조재마그네슘가공재 주요품목및 기술 순마그네슘잉곳, 다이캐스팅재, 정밀주조재, 압출빌렛, 연속주조슬라브, 연속박판주조재, 압연판재, 압출재 해외기업 ( 중국 )Shanxi Yinguang Huasheng Magnesium, ( 노르웨이 )SilMg, ( 캐나다 )Alliance Mg, ( 이스라엘 )Dead Sea Mg ( 캐나다 ) 메리디안, Lunt Manufacturing, GM, Ford, Zitzmann Druckguss, ( 독일 ) MgF, ( 호주 )CSIRO, ( 터키 ) Assan aluminum, ( 일본 ) 곤다메탈, ( 중국 )Luoyang Copper ( 독일 )Salzgitter, ( 중국 )Xian Yuechen Metal Products, ( 호주 )Advanced Magnesium, ( 캐나다 )Timminco, ( 영국 )Magnesium Elektron. ( 미국 )IML, ( 일본 ) Sankyo Aluminium) 국내기업 HMK, 신화, CMT, 한국 LMTech, KMI 이노캐스트, 신창전기, KH 바텍, 엠팩트, GBM, NSC, 깁스코리아 포스코, 동양강철, JAMIC, 두원산업, 알루텍 208

213 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 국내마그네슘매장량은세계 2위로나타나고있으나, 마그네슘발굴기술부족으로, 대부분의부품용마그네슘을중국수입에의존하고있는실정임 마그네슘의주원료인백운석은강원도에만 1억 9,000만톤이매장되어있는것으로추정 수요량의 80% 를중국에서수입하고있어, 마그네슘발굴과제련공정시설구축이시급 현재까지알루미늄에비해제련비가높아, 관련후방산업인마그네슘제련, 정련기술개발이부족한상황 전량수입에의존하던마그네슘을국내제련공장설립을통해생산하면, 불안한가격변동과이에따른개발지연경향문제를해결할수있으며, 관련업체에영향을끼쳐국내마그네슘산업의호황기를이룰것으로전망되나마그네슘제련소건립계획이없음 포스코에서는 2018년까지 2,000억원을추가투자하여 10만톤규모의마그네슘을생산할계획을가지고있었으나, 2012년옥계지역에국내유일한마그네슘제련공장이 2015년페놀유출사고로가동이중단되어, 중국산잉곳을활용하여생산할수밖에없는상황 전자업체들도마그네슘합금을휴대폰부품으로사용되어사용량이급격히늘고있는추세 전방산업인자동차산업과정보통신용부품, 항공기용부품수요는지속적으로증가할전망이나, 후방산업인제련산업의미비로영향을받을것으로예상됨 전세계적으로전방산업인친환경수송기기관련기술개발이활발하게진행중으로구조용분야의고기능 / 고성능마그네슘합금적용확대예상 철강과알루미늄에비해가공이어렵고, 가격이비싸다는단점이있으나, 가볍고단단한마그네슘의관심이증대되고있는상황임 수송기기를중심으로연비향상과환경오염저감을위해차체경량화에대한사회적요구가증가 국내완성차업체의마그네슘합금적용량은지속적으로증가할것으로예측되며휴대용전자기기에의마그네슘합금적용량도지속적으로증가예상 * 출처 : 한국마그네슘기술연구조합 [ 수송기기마그네슘합금부품 ] 209

214 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 3. 시장환경분석 가. 세계시장 마그네슘세계시장은향후 5년간 2.5배증가할전망으로, 마그네슘잉곳제련산업은중국이전세계약 80% 이상을장악하고있으며, 향후에도지속적인우위를차지할것으로예상 중국마그네슘잉곳생산량은 2014년에약 120만톤에서, 향후 2018년까지약 250만톤으로증가예상 마그네슘자동차부품산업은미국의 CAFE, 유럽의 Euro-6등신연비규정의강화로지속성장할전망 2020년차량당마그네슘부품사용량 : 50~80kg 예상 타이타늄은항공기, 플랜트, 임플란트등주력산업의수요급증에따라연평균 5.7% 성장세전망 최근기술발전에힘입어일반산업분야, 자동차, 소비재, 의료, 항공등다양한응용확대가기대되어급속한시장확대전망 [ 마그네슘세계생산량 ] 구분 ( 단위 : 만톤, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 % * 자료 : Huidian Research, Research and Forecast of Magnesium & magnesium Alloy Market in China, 마그네슘소재는그동안주로알루미늄합금의첨가소재로사용되어왔으며첨가소재에서점차기술의발전에따라자동차, 전기기기, 생활용품등에적용되는구조용소재로활용되기시작하면서그사용량은급증하기시작 현재마그네슘잉곳생산량을기반으로세계시장규모를산출하면 2015년약 2조원규모로추정되며, 국내시장은약 1,500억원규모로추정되며연평균성장률 ( 13~ 15년) 은세계시장은 7.1%, 국내시장은 15% 로급성장하는추세 [ 마그네슘분야의세계시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'15) 세계시장 20,108 22,290 24,709 26,456 28,327 30, 주 : 마그네슘잉곳기준, 소재 USGS Mineral Yearbook, 한국마그네슘기술연구조합통계자료를바탕으로산정 ( 마그네슘합금가격 4,000 원 /kg 적용 ) * 출처 : : US Gelogical Survey, USGS Mineral Yearbook,

215 전략제품현황분석 나. 국내시장 마그네슘, 타이타늄산업국내생산은 2015년 1조 3천억원규모로추정되고, 향후 5년간연평균 5% 성장세를보여 2020년에 1조 6천억원규모로확대될전망 주력산업인자동차와전자기기분야에서경량화요구가지속됨에따라마그네슘산업의시장규모는 2015년 6.5천억원에서 2020년 7.8천억원으로확대 국내마그네슘산업중세계기술선도산업인판재산업은 Strip Casting 기술을바탕으로한포스코의저원가실현으로국내ㆍ외자동차 (Roof 등 ) 및전자기기 ( 노트북케이스등 ) 에적용 [ 마그네슘산업분야의국내시장규모및전망 ] 구분 ( 단위 : 억원, %) CAGR ('13~'15) 국내시장 6,450 6,710 6,970 7,220 7,480 7, * 자료 : 한국마그네슘기술연구조합분석자료 초경량마그네슘의수송기기적용기술개발을위하여정부는산 학 연이참여하는초경량마그네슘소재사업단을구성하여국가차원에서 WPM(World Premier Materials) 개발을통해세계시장에서의국가경쟁력확보를목표로핵심소재를개발을 2010년부터지원하고있음 마그네슘원자재수입동향을살펴보면 2009년이후꾸준한상승추세에있었으나, 2014년이후부터다소감소추세를보이고있는것으로나타남 부품적용에사용되는마그네슘합금의수입량은증가하였는데, 이는스마트폰시장의폭발적인확대에맞물려브라켓이나프레임의생산증대로인한마그네슘합금의수입량증가로이어짐 2014년이후그간국내마그네슘부품시장을주도하던스마트폰부품이알루미늄으로전환되거나해외공장이전에따른국내수요가큰폭으로감소함 2013년의경우마그네슘수입량이 27,221톤으로최대치를기록했으나 2014년 25,443톤, 2015년에는약 26,104톤으로전년대비약 2.6% 증가함 2013년국내스마트폰시장의활성화로마그네슘수요가급증 211

216 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 * 출처 : 관세청 [ 국내마그네슘원자재수입동향 ] * 출처 : 관세청 [ 마그네슘가격동향 ] 212

217 전략제품현황분석 다. 무역현황 고강도 고기능성마그네슘합금기술의수출품목중마그네슘합금품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량과수입량의변화가거의동일한것으로나타남 고강도 고기능성마그네슘합금기술의수출현황은 11년 4억 3,212만달러에서 15년 2억 6,500만달러수준으로감소하였으며, 수입현황은 11년 16억 7,983만달러에서 15년 10억 3,884만달러수준으로감소하여무역수지적자폭이감소 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -11.5% 로감소하였으며, 수입금액은 -11.3% 로감소하여전체무역수지는 11.3% 감소한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.59) 부터 15년(-0.59) 로변화가없는것으로나타나수입특화상태인현재상태를유지하고있으며, 국내기업의수출량은감소하고있는것으로나타났으나, 수입량도감소하고있어, 현재상태를유지하고있는것으로판단됨 [ 고강도 고기능성마그네슘합금관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('11~'15) 수출금액 432, , , , , % 수입금액 1,679,839 1,365,912 1,201,022 1,136,600 1,038, % 무역수지 -1,247,627-1,015, , , , % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 213

218 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 운송기기용마그네슘합금부품소재개발 자동차엔진등구동장치기술개발높은비용과기간이필요하며, 현재한계점에도달 주조조직제어를통한고강도마그네슘합금개발기술 자동차용마그네슘로드휠제조를위한고강도합금개발필요 상용합금의고강도화및가공성향상을위한주조결정립미세화기술적용 양산공정에적용가능한저비용고효율결정립미세화기술개발진행 연속주조빌렛의조직미세화를통해자동차용섀시, 서스펜션주 단조부품에대한마그네슘적용범위확대 규제강화에따라연비가높은친환경자동차개발을위해서는차체무게를감소시키는합금소재기술개발투자확대 차량무게 10% 를낮추면연비 8% 이상개선되며, 에코마그네슘등지구온난화가스사용억제를위한친환경제조기술 Ca-X, CaO 등첨가를통하여발화특성이제어된주조용내열마그네슘합금개발이진행되었으며주조성확보를통한복잡 / 박육제품제조 알루미늄과유사한수준의내식성을가지는고내식난연마그네슘합금개발로자동차의외장재로서사용가능성확보 자동차엔진실린더, 선루프부품, 스프레더, 암레스트, 백레스트어셈블리등항공내장재적용시도 마그네슘은중량이가볍고, 리사이클이용이한장점을가지며, 수지부품을대체할수있음 미국과유럽은자동차에사용되는수지부품을, 일본에서는전자기기부품대체 알루미늄부품대체 가격경쟁력은낮으나, 중량이 2/3에불과해, 절대강도, 성형성, 내식성개선된다면마그네슘적용 마그네슘합금소재의생산성향상 / 대형판재기술개발 고강도압출재제조기술 생산성향상을위한압출공정개발및고속압출용합금개발 초고강도압출용마그네슘합금개발기술 플라스틱과같은사출성형하는기술개발진행중 스티어링휠, 실린더헤드커버등차량용부품에서치크소몰딩법성형기술이확립 낮은소성가공성으로인한프레스성형문제극복 2001년 9월 Marubeni는 making Tanaka와 Fuji Engineering과공동으로마그네슘합금의프레스가공에의한양산기술을개발 이기술은박막화가능하며, 미분말발생을방지하므로, 마그네슘운송기기응용가능성확대전망 214

219 전략제품현황분석 파워트레인부품등에적용하기위해정밀주조, 진공다이캐스팅, 대형주조품제조기술개발진행 마그네슘판재의대형화에따른생산기술개발 포스코주도의박판주조를통한판폭 2000mm급의광폭주조판재제조기술양산화 판재대량제조기술확보및집합조직제어를통한열간프레스성형기술확보 E-form 판재를이용한성형성개선및포르쉐외장재적용을통한판재응용분야확대 마그네슘생산가공설비증설을위한투자예정 고속철도, 항공부품등극한환경적응및신뢰성확보할수있는합금소재개발 항공기및자동차등에사용되는부품의고온특성부품수요확대 마그네슘의고온에견디는장점을이용한내열경합금으로개량 Zr 등의첨가를통한신뢰도높은주물제조가능해짐으로써, 마그네슘의각종성질이개량되어중요한재료로부상중 현재 Interior 및 Gear Box Housing 등비교적사용온도가낮고작용하중이작은부품에한정되어있는적용분야를확대하기위한기술개발이활발하게진행 표면처리및접합기술개발 마그네슘의갈바닉부식취약성개선을위한표면처리기술개발 Ca, Y 원소를이용한내식성개선마그네슘합금개발 화성처리, 양극산화처리, 도장및도금등내식성향상표면처리공정개발 동종금속접합의경우 MIG, 레이저용접등으로가능하며이종금속의경우갈바닉부식에따른부식문제해결이선행되어야함 접착제사용, 볼트및부쉬재질변경, 레이저롤링헤밍등공정적용 고기능, 고성능합금개발 알루미늄과대등한고내식, 고인성, 고강도, 난연성, 고품위마그네슘합금중간재개발 215

220 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 주요선진국주도의수송기기부품적용확대 자동차경량화및철도차량고속화에따른마그네슘합금적용관심고조 TGV Duplex High Speed Train의 seat 부품으로 lateral panel, arm rest, foot rest, back tray table 등에 AZ91 마그네슘합금적용 일본의차세대고속철도로주목받고있는 AeroTrain 주요차체부품에난연성마그네슘합금적용을위한연구지속 FIAT 퍼시피카모델의리프트게이트, 포드 Explorer, Lincoln MKT 모델의시트프레임, GM Corvette 모델의엔진크래들및루프구조, 폭스바겐 Golf 모델의기어박스및클러치하우징등에마그네슘합금적용 GM은자동차용마그네슘로드휠개발을위한실용화연구를진행하였으며일본의야마하는이륜차용마그네슘로드휠을양산하여적용 마그네슘압연재를사용한활발한부품사업전개 Hitachi Metals MPF & SONY : 압연재성형기술공동개발하여 3C Case류제품생산중 Salzgitter & VW : 각종자동차부품을생산하여 Proto type 자동차에시험적용중 일본 NEC는 Mg-Li계초경량합금을노트북에적용하여생산중 고온에서사용되는다이캐스팅용마그네슘내열합금개발 General Motor, Honda Motor, DSM, Noranda Magnesium에서개발진행중으로, 최근연구개발이활발히이루어지고있는것으로나타남 Hydro Magnesium사및호주의 CISRO, 미시간대학및이스라엘의 Ben Gurion 대학등이기업과연계하여활발히진행중임 사형주조를이용한열처리형합금은알루미늄과마찬가지로 T6 열처리를통해마그네슘기지내에미세한제 2상을석출시킴으로써고온강도및내크리프특성을향상시키는합금이며, Ag, Th, Y, Nd 등의합금원소를첨가하여새로운합금을개발중 영국의 Magnesium Elektron, Ltd(MEL) 호주의 CISRO, 노르웨이의 Hydro Magnesium사가주도 MEL사는 Ag 대신싼소재인 Nd, Y 등의원소와 Gd, Dy, Ce 등의희토류원소로대체하여 30 0 에서도사용가능한 WE43 및 WE54 합금을개발. Elektron 21 합금을개발해전세계항공기주조부품회사에독점적으로공급중 독일등선진각국에서도항공기, 미사일, 특수방산분야등에적용할목적으로 에서도사용가능한, 고온강도와내식이우수한마그네슘합금개발에대한연구를활발히진행 급랭응고기술을이용하여마그네슘합금의강도를향상시키고자하는연구가활발히진행 마그네슘기지내고용시키는용질함량향상및편석감소를통한미세조직제어함으로써기계적특성향상기술임 일본의 Kawamura 등은 Mg-1%Zn-2%Y(at%) 조성의시료를급랭응고시켜분말을만든뒤이를압출함으로써상온에서의인장항복강도가 600MPa 이상, 연신율이 5% 인고강도마그네슘합금을개발 216

221 전략제품현황분석 고강성마그네슘합금소재개발 영국의 MEL에서 MELRAM이라는이름으로두개의 MMC를상용화하였는데먼저, MELRAM 072는 Mg-4.5Zn- 0.5Mn 기지에 12% SiC를첨가함으로써개발된합금 캐나다에서는 AZ91기지에 SiC/Si-O-C 복합재를개발하였는데, 이 MMC는 135 에서의압축강도가 345MPa로서 AZ91에비해 50% 이상높을뿐아니라, 상온에서의탄성률이 67GPa로서 AZ91합금에비해약 50% 높은것으로보고 유럽에서는 EUCAR program 의일환으로 Super Light-Car, NADIA 컨소시엄을구성하여고기능마그네슘합금및신제조공정개발 북미에서는 Big 3 자동차회사, National Lab, 대학, 부품제조업체가참여하는컨소시엄 (USAMP) 을구성하여 powertrain, interior, body, chassis 부품에마그네슘합금의적용을추진하고있으며, 주로주조품개발과관련된기술개발이수행 일본기업들은마그네슘관련하여전분야에걸쳐연구개발진행 [ 일본자동차산업의마그네슘합금적용량 ] TOYOTA NISSA MITSU BISHI HONDA MAZDA SUZUKI Cylinder Head Cover 수입 국내생산 수입 Oil Filter Bracket 국내생산 Brk. Clutch Ped. Brack. 국내생산 Steering Hand. Lock Hsg. 국내생산 국내생산 국내생산 국내생산 국내생산 Steering Wheel 국내생산 국내생산 국내생산 국내생산 국내생산 Road Wheel 국내생산 국내생산 Pass. Air Bag Retainer 수입 Seat Component Oil Pan 국내생산 ECU Steering Column brk. Seat Back 국내생산 국내생산 * 출처 : 한국마그네슘연구조합 차량용경량소재제조기업을비롯한마그네슘제조방법및소재개발, 생산은하기표와같음 중국의 Taiyuan Tongxiang Magnesium 사가세계최대의마그네슘잉곳생산업체 217

222 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 [ 세계주요마그네슘합금부품제조기업 ] 기업명 생산품목 Taiyuan Tongxiang Magnesium Co. Ltd. 세계최대마그네슘원소재생산업체연 100,000 톤 virgin ingot 생산 MEL Lunt Manufacturing Co. Inc. General Motors Ford Daimler DC casting 후열간압연 - 냉간압연을통해폭 1850 mm 의박판양산 DC casting 공정을이용하여 bar 및빌렛제조 ( 지름 mm) Door, Valve cover, Transmission housing, Transfer case, Tilt head, Support beams, Steering wheel cores, Steering column brackets, Seat supports, Lock housing, IP cross-car beams, Intake manifolds, Cylinder head cover, Console brackets, Clutch pedal brackets, Sunroof Transmission housings, Support beams, Steering column brackets, IP cross-car beams, Instrument panel support beams, Housings, Clutch pedal brackets, Engine cradle Instrument panels, Steering wheel armatures, Seat supports, Lock housings, IP cross-car beams, Console brackets, Clutch pedal brackets, Cam covers Instrument panels, Transmission housings, Steering column brackets, Air bag housings, Lock housings, IP cross-car beams, Gearboxes, Engine accessory brackets, Cylinder head cover, Wheels BMW Valve covers, Steering column brackets, Intake manitolds, Instrument panel support beams, Composite crankcase, Engine, Sunroof Zitzmann Druckguss Instrument panels, Steering column brackets, Console brankets, Gearshift Meridian Instrument panels, 4WD Transfer case, Front end carriers, Seat frames, Steering column brackets, Engine cradle Otto Fuchs AZ 계열합금의중공, 중실압축재생산정수압압출기술을통해 ZM21, AZ31 과같은저합금계마그네슘압출제를 45~120m/min. 의속도로시험제조하는데성공하였으나상용화지연 * 출처 : 대한금속 재료학회, 수송기기용경량금속재료의개발동향, 2015 마그네슘합금빌렛제조에적용되는기술은 DC Casting 기술 영국의 MEL, 캐나다의 Timminco 등이개발하고있으며, 최근에는연속적주조공정을개발중 독일하노버대학에서는상향식수직연속주조공정을개발중 218

223 전략제품현황분석 (2) 국내업체동향 국내중소기업마그네슘관련업체는다이캐스팅주조업체가대부분을차지하고, 소수의재생처리업체들로구성되었으며, 마그네슘다이캐스팅주조부품의적용분야확대잠재력미약함 기술력이취약한중소기업형마그네슘주조부품산업형태 진공다이캐스팅, 멀티슬라이드다이캐스팅등신공정연구취약 중국의다이캐스팅성비확대및기술추격에따른위험요소내재 알루미늄, 마그네슘등의자동차부품에대한표면처리기술보유 포스코는순천마그네슘판재공장을가동하며, 사용처가증가되고있음 2007년준공하여연 3,000톤생산함 세계최초의폭 1,800mm 박판주조기술개발하여 Rear seat support, roof, diaphragm 등에적용 연속박판주조법에의한광폭 (2,000mm) 마그네슘판재상용화및수요확대연구개발 마그네슘판재의낮은성형성을극복하기위한집합조직제어기술개발 르노삼성 SM7의 luggage retainer, 포르쉐 911 GT3 RS의 loof 등자동차내외장재적용 빌렛제조를위한설비투자를바탕으로국내마그네슘중간재제조산업을확장 KMI는 Fluxless 정제기술을적용하여재생금속생산및주조용난연성 Mg 합금을양산함 EMK, KMI 등스크랩재활용업체에서재생잉곳제조 한신은수직연속주조공정을이용하여다양한조성의빌렛연속제조 한국생산기술연구원은 C-Mg 합금 ( 에코마그네슘 ) 을개발하였으며, 자동차, 항공기, 휴대폰등에적용할수있는소재임 세계최초의비금속합금화개념적용한소재로생산성향상및친환경특성향상 * 자료 : 뿌리기술기반의고기능마그네슘합금개발동향, KEIT 생산기반 PD실, [ 에코마그네슘개요 ] 한국재료연구소에서는 Ca, Y 등의합금원소를이용한고내식난연성마그네슘합금개발 주조결정립미세화기술및실용화기술개발을통해고특성주조재및중간재양산화기술개발 EMK는한국생산기술연구원의에코마그네슙기술을이전받았으며, 보원경금속, 대원강업과함께 2016년독일레카토에고속철도, 자동차시트공급사에공급예정 219

224 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 금오EMS, ( 주 ) 대동, ( 주 )NSC, ( 주 ) 디엠씨, 일우정밀등의기업들은현재자동차부품생산위주 스티어링휠코어, 시트프레임, 스티어링컬럼브라켓, 에어백하우징, 키록하우징, 해드램프등 포항산업과학연구원은수평식쌀록박판주조장치를이용하여저합금계마그네슘광폭판재연속제조기술개발 2007년전남순천에마그네슘합금판재제조공장을준공하여폭 600mm, 두께 3~7mm의 AZ31 마그네슘합금판재를양산 동양강철은재료연구소와공동으로대형가전기기용프레임에마그네슘합금압출재적용기술개발 WPM(World Premier Materials) 사업을통해자동차용마그네슘합금압출재부품제조기술개발을수행 * 자료 : 한국마그네슘연구조합 [ 국내마그네슘관련기업현황 ] 220

225 전략제품현황분석 다. 기술인프라현황 국내고기능 / 고성능마그네슘합금인프라로활용할수있는시설에는재료연구소, 생산기술연 구원, 포항산업과학연구원, 경남테크노파크, 전남테크노파크, POSTECH, 서울대학교등이있음 * 자료 : 재료연구소기업지원프로그램 재료연구소의시험 / 기술 / 인증평가지원 [ 재료연구소의기업지원전략 ] 지원항목내용장비 소재부품시험평가 / 정밀측정 소재부품의손상 / 불량원인분석지원및솔루션제공석유화학, 발전설비등기간산업설비의사고원인분석지원해외 Claim 으로부터국내제조업체의기술적대변및보호제품의손상및사고에기인한생산자와소비자간의분쟁조정관련기술적자문 금속소재 Test-bed 최적양산화기반기술을확보, 소재실용화를촉진 Pilot Plant 규모공정장비를활용 산업용금속소재물성정보제공 공학해석지원 * 자료 : 재료연구소 국내에서사용되는산업용금속소재의물성정보를 DB화하여 On-line 검색활용 Fe, Al, Mg, Ti, 분말, Cu, 3D미세조직, 용접분야 20만건 DB화산업현장에서사용할소재의대체, 설계시기본 data로활용소재설계, 공정설계에대한공학해석 (Modeling &Simulation) 기술지원분야 : 소재설계, 소성가공, 금형, 용접, 주조, 복합재료성형, 열처리공학해석인프라 ( 소프트웨어, 하드웨어 ) 공동활용 Platform 제공기업공학해석기술지원사업수행 [ 재료연구소의인프라지원 ] 221

226 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 고강도 고기능성마그네슘합금기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 21) 을살펴보면 11년을기점으로출원경향이소폭의감소를추세를나타내고있으며, 고강도 고기능성마그네슘관련기술개발이정체 각국가별로살펴보면미국, 일본, 유럽은소폭의감소세를나타내는반면에한국은최근출원증가세를나타냄 국가별출원비중을살펴보면미국이 38.8% 로최대출원국으로고강도 고기능성마그네슘합금기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 33.1%, 한국이 20.7% 의출원비중을보임 [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야연도별출원동향 ] 21) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 222

227 전략제품현황분석 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면최근까지증감을반복하는출원동향을나타내고있으며, 외국인의출원은비교적일정수준을유지하고있는것으로나타남 일본의출원현황은 11년을기점으로감소추세로변화하였으며, 출원인대부분이자국출원으로이루어져일본내의기술력이우수한것으로추정되나, 외국인의출원비중도비교적높은편으로나타남 미국과유럽의출원현황은지속적으로일정수준을유지되고있는추세를보이고있으며, 미국은출원인외국인과내국인의비중이유사하여기술개발경쟁이치열하게이루어지고있는것으로추정되며, 유럽은자국인의출원이미미 [ 국가별출원현황 ] 223

228 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 (3) 투입기술및융합성분석 고강도 고기능성마그네슘합금분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Cod e 22) 를통하여살펴본결과고강도 고기능성마그네슘합금분야의가장높은 IPC는 C22C 기술분야가 1,154건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 C23C가 399건, C22F가 335건으로다수를차지 이외에 H01L 276건, B23K 143건, B22D 111건, B32B 98건, C25D 93건, B22F 93건, H01B 66 건순으로기술이투입되어있어고강도 고기능성마그네슘합금분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 C22F, B22D 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, H01L 기술분야는 6년으로가장짧은것으로분석 [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 23) C22C 합금 8 년 C23C 금속재료의피복 ; 금속피복재료 ; 표면확산, 화학적전환또는치환에의한금속재료의표면처리 ; 진공증착, 스퍼터링, 이온주입또는화학증착에의한피복, 일반 7 년 C22F 비철금속또는비철합금의물리적구조의변화 9 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 B23K 납땜 (Soldering) 또는비납땜 (Unsoldering); 용접 ; 납땜또는용접에의하여클래딩 (clading) 또는피복 ; 국부가열에의한절단, 예. 화염절단 ; 레이저빔에의한가공 8 년 B22D 금속의주조 ; 동일방법과장치에의한타물질의주조 9 년 B32B 적층체, 즉평평하거나평평하지않은형상 8 년 C25D 전기분해또는전기영동에의한피복방법 ; 전기주조 8 년 B22F 금속분말의가공 ; 금속분말로부터물품의제조 ; 금속분말의제조 ; 금속분말에적용되는특수장치또는장비 8 년 H01B 케이블 ; 도체 ; 절연체 ; 도전성, 절연성또는유전성특성에대한재료의선택 8 년 22) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 23) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 224

229 전략제품현황분석 투입기술이가능많은 C22C 분야와융합이높게이루어진기술은 C22F 분야로나타났으며, B22D, B21B 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 C23C 분야와융합된기술은 B32B, C25D, B23K 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, C22F 분야와융합된기술은 B22D, B21J, B21B 기술로분석 [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면일본국적의출원인들은 6개로나타나다수의특허를보유하고있는것으로나타남 주요일본출원인을살펴보면 KOBE STEEL, SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, UACJ, FURUKAWA ELECTRIC 등의소재업체와전자기기관련업체들이나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 한국출원인으로는포스코와한국생산기술연구원, 한국기계연구원 3개기업이상위출원인으로고기능, 고성능마그네슘합금관련기술을다수보유하고있는것으로나타남 많은특허를보유하고있는 SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES가 3극패밀리수가 82건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있는것으로보이며, KOBE STEEL과포스코도각 36건, 39건으로다국적시장을확보 MITSUBISHI MATERIALS가확보한특허의피인용지수가 2.5로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 225

230 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 KOBE STEEL 일본 % 22% 57% 9% 일본 마그네슘합금단조 SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES 일본 % 23% 56% 9% 일본 마그네슘합금판코일 UACJ 일본 % 12% 76% 8% 일본 15 1 알루미늄 - 마그네슘합금 포스코 한국 % 10% 17% 5% 한국 39 0 마그네슘합금주조 한국생산기술연구원 한국 % 15% 16% 8% 한국 전자기기용마그네슘나노분말 FURUKAWA ELECTRIC 일본 % 21% 47% 16% 일본 알루미늄 - 마그네슘합금 한국기계연구원 한국 % 12% 7% 3% 한국 7 0 상온성형마그네슘합금제조 ALCOA 미국 % 69% 10% 8% 미국 34 1 알루미늄 - 마그네슘합금 MITSUBISHI MATERIALS 일본 % 17% 67% 17% 일본 전자기기용마그네슘합금 NIPPON LIGHT METAL 일본 % 28% 53% 9% 일본 알루미늄 - 마그네슘합금 226

231 전략제품현황분석 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은포스코의출원건수가가장높게나타났으며, 중소기업에서는위스코하이텍의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은포스코, 현대자동차, 풍산, 삼성전자, 현대제철등이있으며, 중소기업의주요출원인은위스코하이텍, 유앤아이, 에스제이테크, 한라캐스트등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국생산기술연구원, 한국기계연구원, 포항산업과학연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은연세대학교, 충남대학교, 포항공과대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 227

232 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 고강도 고기능성마그네슘분야의중소기업경쟁력은기술분류별로차이가있으나, 잉곳생산 을제외하고는중소기업중심으로이루어지고있는것으로나타남 [ 고강도 고기능성마그네슘분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 마그네슘괴, 재활용 마그네슘환원기술, 합금화기술, 스크랩재용해및불순물제거, 고순도화기술 포스코 HMK, 신화, CMT, 한국 LMTech, KMI, 합금마그네슘 스크랩, 빌릿, 재활용 마그네슘주조재 다이캐스팅기술, 중력 / 사형주조기술, 정밀주조기술, 반응고주조기술, 연속주조기술, 연속주조재, 부품제조기술 포스코 이노캐스트, 신창전기, KH 바텍, 엠팩트, GBM, NSC, 깁스코리아, 한라캐스트, 알루텍 다이캐스팅기술, 수평연속주조기술 마그네슘가공재 압연판재, 압출재, 단조재소재및제조기술 포스코, 동양강철, 두원산업 JAMIC, 알루텍 마그네슘연속주조판재 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 228

233 전략제품현황분석 나. 중소기업기술수요 고강도 고기능성마그네슘합금분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 고강도 고기능성마그네슘합금분야중소기업은최근에관련된기술개발에마그네슘재활용기술및표면처리, 빌렛제조와마그네슘가공재에다수수요가있는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인부품경량화기술에관심이높아지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 고강도 고기능성마그네슙합금분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 마그네슘괴, 재활용 천연복탄산염광물로부터생산효율향상을위한금속마그네슘추출공정마그네슘합금상의고내식성피막을부여하는표면처리 Solution 조성물개발친환경자동차부품적용을위한마그네슘합금혼합표면처리공정개발마그네슘합금 (AZ31B) 의표면처리 0.5~1.0wt.% CaO 가첨가된난연성 AZ80 합금빌렛제조공정기술개발백운석의 MgO 를활용한금속마그네슘제조 고강도 고기능성마그네슘합금 마그네슘주조재 저온주조방식의친환경마그네슘합금제조및주조제품압출공정을이용한마그네슘소재경량레저용제품개발 마그네슘가공재 습식플라즈마코팅법을통한마그네슘산화층제어기술개발난연제재료에우수한특성을가진산화마그네슘친환경마그네슘합금을이용한인체공학적초경량입체형시기능보정안경테개발건설가설재마그네슘합금적용경량화방위산업용경량마그네슘부품연구회생체내분해속도를제어할수있는의료용마그네슘부품에대한표면개질기술개발 229

234 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 고강도 고기능성마그네슘합금기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 고강도 고기능성마그네슘합금기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 고강도 고기능성마그네슘합금기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 24) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 25) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 고강도 고기능성마그네슘합금기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 24) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 25) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 230

235 전략제품현황분석 [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야키워드클러스터링 ] [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 molten 10~17 1. Formation of different alumina phases and magnesium aluminate spinel during contact of molten AlSi7Mg0.6 alloy with mullite and amorphous silica 2. Fabrication of a novel Mg-RE (Nd,Ce) intermetallic compound coating by molten salt diffusion and its effect on corrosion resistance of magnesium alloys 3. Study on the molten salt thermal diffusion of AZ91D magnesium alloy 클러스터 02 클러스터 03 corrosion, erosion, resistance, coat sheet, film, plate 25~32 32~44 1. The influence of Ca2+in deicing salt on the chemistry of corrosion products formed on AM50 magnesium alloy - Calcareous deposition 2. Effects of lanthanum and cerium mixed rare earth metal on abrasion and corrosion resistance of AM60 magnesium alloy 3. Corrosion behavior of four cast magnesium alloys in simulated body fluid 1. Coarse-grained Superplasticity and gas blow forming of commercial AZ31 magnesium alloy sheet 2. Modeling and simulation of magnesium alloy sheet wire discharge machining process 3. Use of vaporizing foil actuator for impact welding of aluminum alloy sheets with steel and magnesium alloys 231

236 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 04 클러스터 05 클러스터 06 클러스터 07 클러스터 08 fire, flame, resistance 24~51 crystal, grain 5~9 cast, forging 34~42 mold, design aluminium, alloy 12~15 34~44 1. Welding and joint technology on flame-resistant magnesium alloy 2. Flame-resistant Ca-containing AZ31 magnesium alloy sheets with good mechanical properties fabricated by a combination of strip casting and high-ratio differential speed rolling methods 3. Welding and joint technology on flame-resistant magnesium alloy 1. Prediction of deformation behavior in magnesium alloy using crystal plasticity finite-element method considering detwinning 2. Wear behavior of nanocrystalline structured magnesium alloy induced by surface mechanical attrition treatment 1. Grain refinement in the magnesium alloy ZK60 during multi-step isothermal forging 2. Effect of cast structure and forging conditions on upset forgeability of a flame-resistant magnesium alloys 3. Development of forging process for magnesium alloy continuous cast bars - Forging process utilizing grain refnement 1. Method for manufacturing a moulded part made of a magnesium alloy 2. Metal alloy injection molding overflows 3. SHEET METAL MOLDING FOR MOTOR VEHICLES AND PROCESS FOR PRODUCING A SHEET METAL MOLDING FOR MOTOR VEHICLES 1. MOTOR VEHICLE MOULDING RING MADE FROM ALUMINIUM/ MAGNESIUM ALLOY 2. MAGNESIUM-ALUMINUM COATED STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF 3. Magnesium-aluminum based alloy with grain refiner 클러스터 09 medical 12~31 1. MAGNESIUM-ZINC-STRONTIUM ALLOYS FOR MEDICAL IMPLANTS AND DEVICES 2. BIODEGRADABLE WIRE FOR MEDICAL DEVICES 3. Design of magnesium alloys with controllable degradation for biomedical implants: From bulk to surface 클러스터 10 recovering, recycling 6~11 1. Color-center production and recovery in electron-irradiated magnesium aluminate spinel and ceria 2. Evaluation of the Athermal Effect of Electric Pulsing on the Recovery Behavior of Magnesium Alloy 3. AZ31 magnesium alloy recycling through friction stir extrusion process 232

237 전략제품현황분석 [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야데이터기반요소기술 ] No 요소기술명키워드 요소기술 01 마그네슘용탕기술 molten 요소기술 02 고내식성전착도장기술 corrosion, erosion, resistance, coat 요소기술 03 마그네슘합금박판주조기술 sheet, film, plate 요소기술 04 난연성마그네슘합금 fire, flame, resistance 요소기술 05 결정립미세화기술 crystal, grain 요소기술 06 주조 / 단조마그네슘소재 cast, forging 요소기술 07 금형설계기술 mold, design 요소기술 08 알루미늄 - 마그네슘합금기술 aluminium 요소기술 09 의료용마그네슘부품 medical 요소기술 10 마그네슘회수기술 recovering, recycling 233

238 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 (2) 요소기술도출 산업 시장분석, 기술 ( 특허 ) 분석, 전문가의견, 타부처로드맵, 중소기업기술수요를바탕으로로드맵기획을위하여요소기술도출 요소기술을대상으로전문가를통해기술의범위, 요소기술간중복성등을조정 검토하여최종요소기술명확정 [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야요소기술도출 ] 분류 요소기술 출처 마그네슘용탕청정화기술 고내식성마그네슘합금의표면처리기술 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요 마그네슘합금처리기술 고내식성마그네슘전착도장기술마그네슘합금의박판주조기술개발저비용고효율을위한마그네슘판재의고속코일압연기술개발압출성이우수한고강도난연성마그네슘합금 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 기술수요 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 마그네슘합금물성향상기술 마그네슘합금소재화기술 생분해성의료용마그네슘부품개발기술마그네슘합금의결정립미세화기술마그네슘합금의박판주조기술개발마그네슘폐부품으로부터고품위마그네슘소재회수주단조용마그네슘소재개발마그네슘합금의고속압출을위한압출장비및금형설계기술개발 특허 / 논문클러스터링 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링기술 / 시장분석, 기술수요, 특허 / 논문클러스터링기술 / 시장분석, 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 전문가추천, 특허 / 논문클러스터링 234

239 전략제품현황분석 (3) 핵심기술선정 확정된요소기술을대상으로산 학 연전문가로구성된핵심기술선정위원회를통하여중소기업에적합한핵심기술선정 핵심기술선정은기술개발시급성 (10), 기술개발파급성 (10), 단기개발가능성 (10), 중소기업적합성 (10) 을고려하여평가 [ 고강도 고기능성마그네슘합금분야핵심기술 ] 분류핵심기술개요 마그네슘용탕청정화기술 마그네슘용탕의불순물및비금속개재물, 혼입물등의용탕오염원을물리적인방법및환경친화적인화학적방법으로제거하는기술 마그네슘합금처리기술 고내식성마그네슘합금의표면처리기술 마그네슘제품의내식성향상및표면품질개선을위한고품질의표면처리기술및대형제품에대한표면처리신뢰성확보기술 고내식성마그네슘전착도장기술 신합금소재및부품의표면처리후저비용고품위의전착도장기술개발및신뢰성평가기술 압출성이우수한고강도난연성마그네슘 합금 가공용마그네슘합금의난연화, 고강도화, 고속압출및압출가공성향상을위해첨가원소영향및조직제어를기반으로한신합금개발 마그네슘합금물성향상기술 생분해성의료용마그네슘부품개발기술 생체분해형마그네슘임플란트의요구특성을유지하기위한합금설계및표면처리등을통한부식속도제어기술 마그네슘합금의결정립미세화기술 주조재의기계적강도향상및주조결함제어, 중간재의가공특성향상을위한결정립미세화기술및실용화기술개발 마그네슘합금소재화기술 마그네슘폐부품으로부터고품위마그네슘 소재회수 주단조용마그네슘소재개발 마그네슘폐부품및슬러즈, 드로스등의저품위스크랩으로부터고품의마그네슘소재를회수하기위한타소재와의분리기술, 표면처리층제거기술, 유해원소제어기술 마그네슘단조부품의기계적특성및단조성향상을위한저온주단조용마그네슘합금개발및단조용중간재의결정립미세화기술 235

240 금속소재 고강도 고기능성마그네슘합금 6. 기술로드맵기획 가. 고강도 고기능성마그네슘합금기술로드맵 최종중소 중견기업기술로드맵은기술 / 시장니즈, 연차별개발계획, 최종목표등을제시함으로 써중소기업의기술개발방향성을제시 236

241 전략제품현황분석 나. 연구개발목표설정 로드맵기획절차는산 학 연전문가로구성된로드맵기획위원회를통해선정된핵심기술을대 상으로기술요구사항, 연차별개발목표, 최종목표를도출 [ 고기능, 고성능마그네슘합금분야핵심기술연구목표 ] 분류핵심기술기술요구사항 연차별개발목표 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종목표 마그네슘용탕 청정화기술 마그네슘용탕 청정화기술 용제를첨가하지않는친환경청정화기술 fluxless 비금속개재물제어기술 유해원소저감기술개발 유해원소포함용탕청정도 (1 차지금 90% 이상 ) 마그네슘합금처리기술 고내식성마그네슘합금의 표면처리기술 고내식성마그네슘합금의 표면처리기술 저비용고특성표면처리공정연구 대형부품의표면처리연속공정연구 이종접합부표면처리특성향상 다양한제품군에대한표면처리기술확대 마그네슘합금물성향상기술 고내식성마그네슘 전착도장기술 압출성이우수한고강도난연성 마그네슘합금 생분해성의료용마그네슘부품 개발기술 고내식성마그네슘 전착도장기술 압출성이우수한고강도난연성 마그네슘합금 생분해성의료용마그네슘부품 개발기술 대형부품에대한도장내식성및밀착성향상기술고강도, 고속압출을위한합금원소선정및조직제어고강도합금개발및표면처리를통한부식속도제어 전착도장후내식성향상및밀착성향상기술 고속압출을위한합금설계및조직제어기술 고강도고연신율임플란트용합금설계 중대형부품의전착도장후외관확보 고속압출용난연합금의기계적강도향상기술 고강도고연신율합금제조공정기술개발 연속공정최적화 열처리및공정최적화기술 생분해성합금의특성평가 마그네슘합금의결정립미세화 기술 마그네슘합금의결정립 미세화기술 Mg-Al 계양산화가능한미세화기술개발 양산공정용결정립미세화제개발 1 차벌크제품제조공정적용기술개발 연속주조공정적용가능한미세화기술개발 마그네슘합금소재화기술 마그네슘폐부품으로부터고품위마그네슘 소재회수 주단조용마그네슘소재 개발 마그네슘폐부품으로부터고품위마그네슘소재 회수 주단조용마그네슘소재 개발 저품위폐부품의불순물제거기술및용탕청정화기술 주조재의단조성향상및고강도소재기술 폐부품으로부터마그네슘소재분리기술개발 단조용마그네슘합금및조직제어기술개발 마그네슘외금속및비금속개재물분리기술 단조용연주재조직제어공정기술개발 폐부품내마그네슘소재회수율 85% 이상 고효율단조공정조건확보 237

242

243 희소금속소재 전략제품현황분석

244

245 전략제품현황분석 희소금속소재 정의및범위 희소금속 ( 稀有 屬, rare metal) 은 1 지각내에존재량이적거나추출이어려운금속자원중현재산업적수요가있고향후수요신장이예상되는금속원소, 2 극소수의국가에매장과생산이편재되어있거나특정국에서전량을수입해공급에위험성이있는금속원소 희소금속소재는희소금속의정련, 고순도화, 합금화, 소재화, 부품화등과같은모든생산공정단계에서사용되는각종소재와부품을포함정부지원정책 자원의 Super-cycling 현상과자원무기화현상이심화되고있어중장기희소금속수급안정화에대한국가적인전략이필요 희소금속소재산업발전대책 ( ) 기반으로범정부적인지원체계구축 산자부산하한국희소금속산업기술센터 (KIRAM) 설립및운영 (2010~ 현재 ) 인천시는 2018년까지희소금속산업육성에 150억원투입중소기업시장대응전략 강점 (Strength) 희소금속수요산업인철강, 화학및전자분야의건전한사회기반구축 세계최고의투명디스플레이기술력을확보하고 LCD TV 최고생산국기회 (Opportunity) 정부및국가출연연구소중심으로희소금속자원회수및수요연구수행 희토류영구자석의원천특허시효만료로국내업체의시장진입가능 녹색성장정책강화로관심집중 희소금속에대한전략적비축및경쟁력강화 약점 (Weakness) 희소금속관련사업기반미약 최근 10여년간연구소및대학의관련연구인력배출저조로핵심인력자원부족하며, 기초연구기반취약 국내희소금속의지하자원이부족및관련리사이클링기술취약위협 (Threat) 자원부국의자원무기화에따른수급불안정 일본, 미국, EU등소재및부품산업선진국의희소금속산업분야견제 희소금속대체기술개발을통한희소금속의수요감소 중소기업의시장대응전략 국내희소금속수요대비지하자원이부족한상황에서정부 / 중소기업중심으로희소금속등유가금속의회수및소재개발추진필요 우수한기초연구인력이산업분야에지속적으로배출되도록희소금속기반의소재및부품관련 R&D를국가차원에서추진하여국내 Infra 구축 241

246 금속소재 - 희소금속소재 핵심기술로드맵 242

247 전략제품현황분석 1. 개요 가. 정의및필요성 희소금속 ( 稀有 屬, rare metal) 은 1 지각내에존재량이적거나추출이어려운금속자원중현재산업적수요가있고향후수요신장이예상되는금속원소, 2 극소수의국가에매장과생산이편재되어있거나특정국에서전량을수입해공급에위험성이있는금속원소로정의하며, 현재수요가있는것과향후기술혁신에수반에새로운공업용수요가예측되는것으로 35종의금속원소로정의 리튬, 마그네슘, 세슘, 베릴륨, 스트론튬, 바륨, 희토류, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 레늄, 코발트, 니켈, 백금족, 카드뮴, 갈륨, 인듐, 탈륨, 붕소, 게르마늄, 인, 비소, 안티몬, 비스무스, 실리콘, 셀레늄, 텔루늄, 주석 ( 단희토류는 Rare Earth Element 17종, 백금족 (PGM) 은백금족원소 6종을의미 ) 희소금속은에너지와함께미래산업의성장을좌우하는 Key Stone로서최근원자재가격급등에따른원자재수급의불안요인발생하며, 21세기는에너지와자원고갈의시대로자원순환기술개발필요 또한, 자원의 Super-cycling 현상과자원무기화현상이심화되고있어중장기희소금속수급안정화에대한국가적인전략이필요함 나. 범위 (1) 제품분류관점 희소금속소재는희소금속기초소재제조공정과희소금속소재및부품제조공정을통해제조되고있으며, 희소금속의정련, 고순도화, 합금화, 소재화, 부품화등과같은공급망단계로구분할수있으며, 희소금속소재는모든생산공정및공급망단계에서사용되는각종소재와부품을포함 철계희소합금은제강공정중최종제품의조성제어를위해합금철을사용하며, 특히스테인리스스틸과같은특수강의경우일반탄소강대비높은함량의희소금속이포함하며, 대표적인희소금속계합금철은페로크롬 (60-75% Cr), 페로망간 (76-78% Mn), 페로몰리브덴 (70-75% No), 페로니켈 (25-45% Ni) 등이포함 전기전자소재는대표적인수요산업으로, 대표적인소재는투명전극, 형광체, 콘덴서, 이차전지, 영구자석등이있으며, Si, Ge, Ga, As, In, Li 등이전기전자소재에활용되는대표적인희소금속 에너지환경소재는태양광및풍력에너지발전분야, 원자로용해로및열교환기에적용되는원자력에너지분야, 배기가스촉매등에사용되는소재등으로구성되며, 태양광에너지용희소금속소재는태양광패널등에적용되는반도체용소재인 Si, In, Ga, Te 등이대표적이며, 풍력발전분야에는모터용영구자석으로사용하는 NdFeB계영구자석소재로사용되는 Nd를비롯한희토류와첨가원소인 Ni, Cr, Mo 등이주요사용금속 이외에도자동차용배기가스촉매에 Pt, Pd, Rh 등이사용됨 243

248 금속소재 - 희소금속소재 [ 제품분류관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 제철소재 페로크롬, 페로망간, 페로몰리브덴, 페로니켈등 희소금속소재 전기전자소재 에너지환경소재 투명전극, 형광체, 콘덴서, Li 이차전지, 무연솔더, 열전변환소자, 영구자석등 귀금속촉매변화기, 소소저장합금, 연료전지등 우주항공소재 Ti plate, bar, tube, pipe 등 (2) 공급망관점 희소금속소재는희유금속기초소재제조공정과희유금속소재및부품제조공정을통해제조되고있으며, 희유금속의정련, 고순도화, 합금화, 소재화, 부품화등과같은공급망단계로구분할수있으며, 희유금속소재는모든생산공정및공급망단계에서사용되는각종소재와부품을포함함 원소재로는합금및부품으로사용되는원료로서광산에서채굴된원광과제련, 정련과정을거쳐제조되는중간단계의고순도합물 ( 산화물, 불화물, 염화물 ) 또는금속을포함 합급및소재는부품화이전단계의희소금속소재로서원소재를활용한합금제품, 반도체잉곳, 투명전극및형광체등에사용되는고순도화합물을포함하며, 원소재와부품의중간단계이위치하는소재분류로서그자체로상품성이있으며부품화를위한기본단위임 부품은합금및소재를재처리하거나가공 / 코팅등후공정을거쳐제조되는기계및전자기기를의미하며, 최종제품에적용되기위한핵심단위로서희소금속소재분류관점에서가장높은부가가치를지님 [ 공급망관점기술범위 ] 전략제품제품분류관점세부기술 원소재 Li, Mg, Cr, Mo, W, Pt, RE 등고순도금속및화합물 희소금속소재 합금및소재 철강산업용희유금속철계합금 ( 페로크롬, 페로망간등 ), 투명전 극, 형광체, 영구자석등 부품 귀금속촉매변화기, 이차전지, 연료전지, 열전변환소자등 244

249 전략제품현황분석 2. 산업환경분석 가. 산업특징및구조 (1) 산업의특징 국내의희유금속산업은전체적으로생성기에서성장기로전환하는단계로볼수있음 희유금속산업관련기술은제련기술, 부품소재화기술, 재활용기술로분류되고, 2000년대까지는주로금속원료물질의제련기술에중심을두었고, 2000년도이후희유금속전방산업의발전에따른부품소재화산업, 2005년이후희유금속의급격한가격상승으로인한재활용산업분야가생성되었으며현재경쟁기업들의증가, 기술의차별화및제품의품질향상이라는성장기특징임 산업및기술적으로전후방연관효과가높아산업과기술의균형발전에중추적역할을하며희유금속산업의발전없이는국가의산업및기술고도화의실현은불가능함 희유금속의후방산업에는광업, 1차금속산업, 화학산업, 재활용산업등이포함되며, 전방산업에는부품, 조립, 전자, 방위, 에너지산업으로구성되어있음 희유금속소재산업은철강 비철금속등기존전통산업은물론, 고순도, 고기능성희유금속소재개발을통한기술집약적인산업으로, 산업및기술적전후방연관효과가높아산업과기술의균형발전에중심역할을하는국가전략적핵심산업임 결론적으로희유금속산업의발전없이는국가의산업발전및기술고도화의실현은불가능할뿐만아니라전자, 정보 통신등의첨단산업의성장이있다할지라도자체적고순도희유금속기초소재개발능력결손시부품 소재의대외의존이불가피하여, 궁극적으로최종제품산업의대외경쟁력저하및국가무역수지의악화, 방위산업및기술의대외의존심화등구조적문제가지속되어국가경쟁력과경제에치명적일수있음 * 자료 : ceramics korea 뉴스 [ 희소금속재료용도별형태 ] 245

250 금속소재 - 희소금속소재 (2) 산업의구조 희소금속이적용되는산업의특성상전방산업은전기전자등차세대성장동력산업이며국내대기업중심으로경쟁력을확보하고있는산업군이많으나, 후방산업은전통적인광물산업에가까워국내의관련경쟁력은미비한상태 [ 희소금속소재분야산업구조 ] 후방산업수송기기용철강소재분야전방산업 자원산업 ( 광물, 선광, 정광 ) 금속산화물, 금속염화물리사이클링 제철용소재 ( 페로크롬, 페로망간등 ) 전기전자소재 (In 등 ) 에너지환경소재 ( 귀금속, La, Ni 등 ) 우주항공소재 (Ti plate, bar, tube 등 ) 투명디스플레이고성능전기모터수소저장탱크연료전지차 국내의경우전방산업에사용하기위한희소금속소재의대부분을수입에의존하고있으며, 희 소금속의국가별매장량이편중되어있어, 수입의존도가매우큼 [ 희소금속재료국가별자원매장량 ] [ 국내 10 대희소금속별최재수입국및비중 ] 구분 Mn Mo Co W Ti Li Mg In RE Cr 국가 우크라이나 중국벨기에중국인도칠레중국중국중국남아공 수입비중 * 자료 : 관세청 (2010 년 ) 246

251 전략제품현황분석 나. 경쟁환경 대기업중심의철강산업을바탕으로희소금속합금철의국산화가진행중 국내의희소금속소재산업은합금철을생산하는기업과희소금속제련기업으로크게구분할수있으며, 희소금속관련업체의 78% 가 100인이하의중소기업이주도를하고있으며, 업체의 67% 가 500억이하의매출을유지 주요제품으로는페로니켈, 페로몰리등합금철제품과니켈, 백금, 인듐등국내의전방산업에납품이가능한일부희소금속에국한되어있으며, 국내의희소금속별주요업체및해외경쟁업체는아래표에기재 해외주요국가들의희소금속확보경쟁이치열해짐 최근중국과일본이희소금속확보에나서며, 경쟁이심화됨 국가차원의정책적지원을진행하고있음. EU의경우, 2008년광물의안정적확보를위한 기초자원이니셔티브 를발표. 일본의경제산업성은 2009년에 희소금속확보를위한 4대전략 을수립 * 출처 : 희소금속과산업경쟁력, 삼성경제연구소 [ 일본의희소금속확보전략 ] 미국은 2차세계대전중국방을위한전략기술개발을목적으로국가가희유금속의추출, 정재기술을개발이후정부주도희유금속원료소재유통, 기술정보수집, 기반기술개발을추진 미국은내무성산하 USGS Mineral Informaition Center 운영, DoE 산하Rare Earth Information Center, Materials Preparation Center를운영 중국은희소금속및희토류원소의무기화정책실시 : 수출량제한 / 수출세부과 (2002년), 수출증치세환급비율인하및철폐 (2004년), 09~ 15년희토류산업발전정책개정안 에서희토류수출제한및금지움직임 (2009년) 을보였으나, 2015년에희토류수출관세를폐지함 중국은자원펀드를기반으로국영공사의대규모자본을투입, 해외국가들과의자원개발협력 : 잠비아금속공업단지 ( 05), 북한몰리브덴관산개발 ( 06), 탄자니아자원개발협력등 국내에서도자원확보를위해다양한방안구축 1차희소금속조사단파견 ( 09년내 ) : 남아공 ( 크롬, 망간 ), 짐바브웨 ( 크롬, 리튬 ), 마다가스카르 ( 크롬 ) 등남부아프리카지역 대중국협력채널구축 ( 10년) : 한 중소재산업협의회 확대개편 247

252 금속소재 - 희소금속소재 해외자원개발사업확대 : 6개광종에대한해외자원개발중점추진 안정적원광공급이필요한 4개광종 ( 크롬, 망간, 몰리브덴, 텅스텐 ) 에대해서는개발및생산사업우선추진 장기적으로전략적확보가필요한 2개광종 ( 리튬, 희토류 ) 은중대형탐사사업진출추진 2020년까지재개발예정인 22개금속광산중 6개의희소금속광산우선재개발 경북금음 ( 광물공 ), 충북금성 ( 민간 ) 등 2개몰리브덴광산재개발추진중 [ 제품분류별경쟁자 ] 구분 경쟁환경 기술분류원소재합금및소재부품 주요품목및기술 Li, Mg, Cr, Mo, W, Pt, RE 등고순도금속및화합물 철강산업용희소금속철계합금 ( 페로크롬, 페로망간, 페로몰리등 ), 투명전극, 형광체, 영구자석등 귀금속촉매변화기, 이차전지, 연료전지, 열전변환소자등 해외기업 Molycorp, 포강희토, Umicore, Tanaka, trata, Norilsk, ANTAM PAMCO, BHP Molymet, Codelco, endako, Heraeus, Jhonson Mattehy GM, Sony, Toshiba, GE, TDK, Nissan, Hitachi, Toyota, Heraeus, Jhonson Mattehy 국내기업 고려아연, LS-Nikko, LG 금속, 프라임메탈, 나인디지트, 휘닉스 M&M, 코리아니켈, 메탈화학 일진다이아몬드, 삼정피엔에이, 광양합금철, TSM-tech, 실트론, 샤민코리아 LG 상사, 삼전화학, 한국 PGM, 일진금속, KCC, 현대모비스, 휘닉스, 희성금속, 리머텍, 티에스엠텍, 타이메탈, 탑플러스 248

253 전략제품현황분석 [ 국내희소금속별업체현황 ] 소재 취급업체 생산량 제품종류 국내외경쟁사 마그네슘 포스코 720톤 / 년 판재 GMS21 파이프, 판상 부일정밀 12톤 / 년 볼트, 기계부품 TSM TECH, 타이메탈 티타늄 팜파스 0.1톤 / 년 형광체. ( 주 ) 마이크로테크 200톤 / 년 부품 세종소재 MEC 10,000톤 / 년 합금철계. 광양합금철 4800 톤 / 년분말 국외 -Molymet,Codelco, Endako 희성금속 ( 주 ) 소결체 독일 Heraeus 영국 Jhonson Mattehy 몰리브덴 GMS21 분말 ( 주 ) 남도 ENG 부품 삼정피엔제이 710 톤 / 년 ( 페로몰리 ) 선경중공업 ( 주 ) 0.5 톤 / 년판재 광양합금철 신한다이아몬드공업 ( 주 ) 소결체, 다이아몬드공구 망간신한다이아몬드공업 ( 주 ) 소결체, 다이아몬드공구 국내 - 희성금속, 샤민코리아국외 -BASF, ECKART 회가네스 신한다이아몬드공업 ( 주 ) 소결체, 다이아몬드공구 코발트 ( 주 ) 나인디지트 5-10톤 / 년 분말 고려아연, 휘닉스M&M 메탈화학 15톤 / 년 코발트화합물원료 코발트금속제련기업 GMS21 분말 신한다이아몬드공업 ( 주 ) 소결체, 다이아몬드공구희성금속, 샤민코리아 니켈 ( 주 ) 나인디지트 60 톤 / 년판상, 궤상고려아연, 휘닉스 M&M GMS21 LS-Nikko 동제련 ( 주 ) 1300 톤 / 년조황산니켈분말벨기에 - 유미코아 판상 코리아니켈 ( 주 ) 26,450 톤 / 년니켈궤 Xtrata, Norilsk, ANTAM PAMCO, BHP 등 백금 ( 주 ) 탑플러스 100 톤 / 년부품 부일정밀 1 톤 / 년볼트, 기계부품티에스엠텍, 타이메탈 희성금속 ( 주 ) 장치류 독일 Heraeus 영국 Jhonson Mattehy LS-Nikko 동제련 ( 주 ) 90kg/ 년백금잉고트벨기에 - 유미코아 ( 주 ) 휘닉스 m&m 스퍼터링타겟국내희성금속, 리머텍 ( 주 )Sontec 갈륨 ( 주 ) 나인디지트 6 톤 / 년괴상고려아연, 휘닉스 M&M 249

254 금속소재 - 희소금속소재 소재취급업체생산량제품종류국내외경쟁사 ( 주 ) 나인디지트 12 톤 / 년괴상고려아연, 휘닉스 M&M 희성금속 ( 주 ) 소결체 독일 Heraeus 영국 Jhonson Mattehy 인듐 GMS21 분말 고려아연 150 톤 / 년순수금속 ( 주 ) 휘닉스 m&m 메탈 Ingot 국내희성금속, 리머텍 사카팬코리아 ( 주 ) 분말 국내 : 내인디지트, 국외 : 링샤 ( 중국 ) 주석 신한다이아몬드공업 ( 주 ) 소결체, 다이아몬드공구희성금속, 샤민코리아 희성금속 ( 주 ) 소결체 독일 Heraeus 영국 Jhonson Mattehy ( 주 ) 휘닉스 m&m 증착제국내희성금속, 리머텍 GM TECH. 삼화비철공업 50 톤 / 년 금엠케이전자 ( 주 ) Bonding Wire 은 팔라듐 비스무스 엠케이전자 ( 주 ) 삼화비철공업 400kg Bonding Wire 희성금속, Tanaka 엠케이전자 ( 주 ) Bonding Wire 희성금속, Tanaka LS-Nikko 동제련 ( 주 ) 700kg/ 년파라듐잉고트벨기에 - 유미코아 부일정밀 ( 주 ) 1kg/ 년합금테에스엠택, 타이메탈 LS-Nikko 동제련 ( 주 ) 14톤 / 년 비스므스케이크 벨기에 - 유미코아 고려아연 250톤 / 년 순수금속 국내 : LS Nikko, 희성금속 카드뮴 고려아연 2,300톤 / 년 순수금속 안티몬 고려아연 300톤 / 년 분말 국외 : Umicore, Nyrstar, Inco 등 텔루륨 LS-Nikko 동제련 ( 주 ) 28톤 / 년 텔루룸잉고트 벨기에 - 유미코아 로듐 ( 주 ) 휘닉스 m&m 도금재료 국내희성금속, 리머텍 셀레늄 LS-Nikko 동제련 ( 주 ) 350kg/ 년 셀레늄그레뉼 신한다이아몬드공업 ( 주 ) 소결체, 다이아몬드공구 희성금속 텅스텐 ( 주 ) 남도 ENG.. GM TECH 반도체부품. GM TECH.. 팜파스 0.2톤 / 년판재. 실리콘동양제철화학, Hemlock, ( 주 ) 이노베이션실리콘 1,500톤 / 년실리콘 Ingot Wacker, Tokuyama, REC 250

255 전략제품현황분석 다. 전후방산업환경 부품등최종제품을생산하는전방산업은대기업중심으로경쟁력을보유하고있으나, 중소기업은사실상 1, 2차 vendor 역할로서국제적인경쟁력은미비한상황 후방산업인원소재및합금분야에서는아연, 동등비철금속의제련등우수한경쟁력을확보한고려아연, LS-Nikko 등을비롯한중견업체가존재하나여전히희토류를포함한희소금속에대한기술개발은부진한상황 도시광산산업의발달로인해원료수급을위한후방산업의중요도는감소할가능성이있으나여전히중국등일부국가에대한의존도가높은상황 국내의주요전방산업을고려한핵심희소금속에대한도시광산프로젝트를가동하여희소금속의해외의존도및특정국가의존도를개선할필요 희소금속은주력산업인철강, 자동차, IT 산업제품등하이테크산업에필수요소로서그중요성이높아지고있어, 이들희소금속자원의안정적인공급대책마련이시급한현안으로대두되어왔으며, 각국가별로희소금속비축제도등을운영을통해대비 일본의경우희소금속비축제도를 1983년도부터시작되어비축기구는 2002년 7월 26일에공포된 독립행정법인석유천연가스 금속광물자원기구법 에근거하여 2004년 2월 29일독립행정법인석유천연가스 금속광물자원기구 (JOGMEC) 를설립 국내의희소금속소재산업은합금철를생산하는기업과희소금속제련기업으로크게구분할수있으며, 희소금속관련업체의 78% 가 100인이하의중소기업이주도를하고있으며, 업체의 67% 가 500억이하의매출을유지 주요제품으로는페로니켈, 페로몰리등합금철제품과니켈, 백금, 인듐등국내의전방산업에납품이가능한일부희소금속에국한되어있음 신소재산업의성장으로인해희소금속의수요도확대될전망임 251

256 금속소재 - 희소금속소재 3. 시장환경분석 가. 세계시장 희소금속소재시장은산업분야별로크게다르게전망되며, 철강및우주항공소재는전기전자및에너지환경산업에비해성장률이둔화될것으로예상 2002년 ~2007년제철산업용희소금속소재시장은연평균 20% 이상의높은성장률을보였으나, 세계경기둔화에따라향후제철산업용희소금속소재시장의성장률은연 8% 수준으로둔화될것으로예상 저탄소성장, 대체에너지개발등환경및그린에너지에전세계적으로관심이높아지는가운데, 에너지환경산업은독보적인급성장이예상되는분야이며, 특히자동차산업의친환경화가대두 [ 희소금속소재세계시장규모및전망 ] 구분품목 ( 단위 : 톤 /kt) CAGR ('13~'15) 제철소재 9,166 9,899 10,151 10,963 11,840 12,787 8% 세계시장 전기전자소재에너지환경소재우주항공소재 2,868 3,299 3,794 4,363 5,017 5,770 15% 29,030 34,836 41,803 50,163 60,196 72,235 20% 8,062 8,707 9,403 10,155 10,967 11,845 8% 합계 49,127 56,741 65,151 75,644 88, ,637 13% * 출처 : 한국비철금속협회, 무역협회 ( 환율 1,100 원기준 ) ( 희소금속산업의특성상국내시장과세계시장성장률은동일한것으로가정, 2018 년이후시장규모는 CAGR 를고려한추정치 252

257 전략제품현황분석 나. 국내시장 연료전지촉매, 배기가스정화촉매, 수소개질촉매등배기가스저감을위한소재분야에백금등이수요가급증하고있으며, 향후 5년간 20% 이상의고도성장이예상 전기전자산업의희소금속소재는투명디스플레이에사용되는 In과형광체, 연마제, 영구자석등에사용되는희토류금속이핵심소재이며, 전방산업인 LCD, 모터산업의급성장에따라연평균 15% 이상의성장률이예상 [ 희소금속소재국내시장규모및전망 ] 구분품목 ( 단위 : 톤 /kt) CAGR ('13~'15) 제철소재 25,206 27,222 29,399 31,750 34,290 37,033 8% 국내시장 전기전자소재에너지환경소재우주항공소재 13,718 15,776 18,142 20,863 23,992 27,591 15% 26,611 31,933 38,319 45,982 55,178 66,214 20% 3,547 3,831 4,137 4,467 4,824 5,210 8% 합계 69,082 78,763 89, , , ,049 13% * 출처 : 한국비철금속협회, 무역협회 ( 환율 1,100 원기준 ) ( 희소금속산업의특성상국내시장과세계시장성장률은동일한것으로가정, 2018 년이후시장규모는 CAGR 를고려한추정치 253

258 금속소재 - 희소금속소재 다. 무역현황 희소금속소재기술의수송기기용기술로품목단위의무역현황을분석하는데한계가있어수출품목중희소금속소재품목의무역현황을살펴보았으며, 수출량대비수입량이대폭감소 희소금속소재기술의수출현황은 11년 627만달러에서 15년 201억 335만달러수준으로감소하였으나, 수입현황은 11년 946만달러에서 15년 733만달러수준으로감소하여무역수지흑자폭이대폭증가 최근 5년 ( 11~ 15년) 간연평균성장률을살펴보면수출금액은 -14.5% 로감소하였으며, 수입금액은 -6.2% 로감소하여전체무역수지는 5.7% 증가한것으로나타남 무역특화지수는 11년(-0.20) 부터 15년(0.37) 까지증가한것으로나타나점차수입특화상태로국내기업의수입량이증가하고있는것으로나타났으며, 국내의희소금속소재제품의해외시장진출이저조이루어지고있는것으로분석 [ 희소금속소재관련무역현황 ] 구분 ( 단위 : 천 $) CAGR ('13~'15) 수출금액 6, , % 수입금액 9,464 5,664 3,504 3,288 7, % 무역수지 -3,194-5,431-3,328-2,790-3, % 무역특화지수 * * 무역특화지수 = ( 상품의총수출액 - 총수입액 )/( 총수출액 + 총수입액 ) 으로산출되며, 지수가 0 인경우비교우위는중간정도이며, 1 이면완전수출특화상태를말함. 지수가 -1 이면완전수입특화상태로수출물량이전혀없을뿐만아니라수입만한다는뜻 * 자료 : 관세청수출입무역통계 HS-Code(6 자리기준 ) 활용 254

259 전략제품현황분석 4. 기술환경분석 가. 기술개발트렌드 희소금속의국내수급역량강화 희소금속은한국뿐아니라미국, EU, 일본, 중국등세계모든국가에서공통적으로국가전략금속으로지정하고있는원소가대부분이며, 매장량이매우적어공급량과가격이불안정 특히국내의경우희소금속의매장량이매우부족하며, 희소금속공급을위한산업 infra가취약하여소재의전량을수입에의존하고있는상항 희소금속산업의 value-chain 형성 희소금속산업의경우희소금속매장이풍부한중국등일부국가에서원재료시장을장악하고있으며, 일본등선진국이소재및부품산업을주도하고있어, 한국의경우그사이에 positioning trap에빠져있는형국 한국의경우해외자원개발, 리사이클링기술지원을통한원재료확보에나서는한편, 고부가가치의소재 / 부품개발을통해희소금속의 value-chain을구성하는것이필수 자원회수기술개발 희소금속은지역편재성이심하고, 생산국의대부분이신생국임. 희소금속의중요성은세계적으로증가하고있는실정임 산업폐기물, 폐가전, 자동차등으로부터희소금속을포함한고갈성자원의재활용기술개발이필요 회수시스템이나기술의정비가되지않고있으며, 다양한형태의폐기물로부터회수하는형태로현재까지는경제성이높지않은상황임 리튬이차전지의수요증가가예상되며, 이에따른회수기술필요성이증가함 희소금속관련전문가에대한자문및장비활용 국내의희소금속관련기업의경우해외원료확보및해외동향정보를수집하기에역량이부족하나, 이러한업체를지원하기위한희소금속관련전문기관이부족한상황 희소금속관련전문가와 R&D성과도미흡하여, 희소금속산업의성장과발전이저해되고있어, 국가차원의인력및장비 infra구축과희소금속산업을총괄하는전문기관의설립이필요 255

260 금속소재 - 희소금속소재 나. 주요업체별기술개발동향 (1) 해외업체동향 희소금속소재관련주요해외업체로서는, 타이메탈 ( 인도 ), Umicore( 벨기에 ), Heraeus( 독일 ), Jhonson Mattehy( 영국 ), Tanaka( 일본 ), Hemlock( 미국 ), 포강희토 ( 중국 ), Molycorp( 미국 ) 등 일본원자력연구개발기구와아사카이화학연구소는일본원자력연구개발기구가개발을진행하고있는 에멀전플로우법 (Emusion Flow) 을이용해광학유리폐기물과저품위희토류원료에서산처리등에의해용출시킨희토류를저비용, 고효율로순도 %(5N) 까지분리 정제하는데성공함 일본이희토류자석, 형광체등의희소금속소재의재활용기술을선도적으로진행중임 스미토모금속공업주식회사, Electronics 기술개발연구소는희토류자석제조에세계적수준의기술을확보하고있으며, 재활용역시스미토모금속공업주식회사의몰리코프 (Molycorp) 사에서폐 Nd 자석스크랩재활용에선도적인역할 AIST는 Nd 자석을비자성특수강으로때려서 300 정도로가열후특수한분쇄법을이용, 95% 이상의고품위자석합금을회수하는기술을제안 동경대학교에서는 Nd 자석을용융 MgCl2 염화물등의용융염에침적시켜희토류원소를선택적으로침출분리하는건식공정을개발 Nomurakosan 등을비롯한일부회사가형광등을회수재활용제품을생산판매하고있음 유럽의오스람역시형광체를포함한조명재활용사업을실시하고있는것으로보고됨 폐리튬이차전지의재활용업체및기술증가 미국은 Toxco 냉각-파쇄습식회수기술을이용하여탄산리튬회수 유럽은건식회수기술을이용하여 RECYTEC, BATEC ACCUREC, SNAM, 유미코어등이리튬전지내의희소금속을회수하여재활용 뉴질랜드의퍼시픽리튬은습식회수기술을활용하여전지로부터회수 256

261 전략제품현황분석 (2) 국내업체동향 연구소기업인하이퍼나인은연구소기업은 6N급갈륨및인듐금속제조, 4N급몰리브덴및귀금속고순도화에주력함으로써, 기존모기업사업분야 (4N 갈륨금속제련 ) 와의차별화를꾀함은물론, 신규시장 (Blue Ocean) 을개척 한국기초과학지원연구원과연구소기업을설립 현재 6N( %) 의고순도희유금속은거의전량을외국에서수입에의존하고있어, 관련제련기술및공정의자립화가절실한상황 * 자료 : 한국기초자원연구원보도자료 [ 연구소기업하이퍼나인의생산제품 ] 희토류금속은사용량이적기때문에스크랩또는폐기물로의발생량이적고, 추출기술이어려운편이어서재활용도어려운실정으로, 재활용을위한분리기술, 선별기술이비교적미진한상태임 최근에는한국광해관리공단이고려대, 산하이앤씨등과컨소시엄을형성하여 희토류분리정제의친환경공정개발및비용절감을위한관리기술개발 을추진중임 코바와성일하이텍은습식야금방법을이용하여전지로부터코발트와리튬회수 한국생산기술연구원은스크랩에서티타늄재활용잉곳을만드는기술을개발 수소플라즈마를이용한제조방식을이용 한국전력공사는석탄재를활용하여고부가가치희소금속인리튬을대량생산추출하는기술을개발 마이크로파를이용하여석탄회 1kg당 50~280mg정도포함된리튬의 90% 이상을추출 한국메탈실리콘은한국기초과학지원연구원등과희소금속인탄타륨분말소재국산화를위한제조기술및장비개발 MOU를체결 반도체및태양광의핵심원료인메탈실리콘파우더와 2차전지음극제용소재가주력임 부산대학교나노그리드소재융합연구단은해수내니켈등과같은희소금속을흡착할수있는실리카기반의다공성흡착소재를개발함 국내외세계최초의기술 257

262 금속소재 - 희소금속소재 다. 기술인프라현황 희소금속지역별거점기술센터와연계공동활용파일럿플랜트기반구축하여소재화전문기업발굴및집중적 R&D지원 충청권 ( 공주대 ), 호남권 ( 전남TP, 순천 ), 강원권 (RIST, 옥계 ), 동남권 (KIMS, 창원 ) 지역별희소금속산업특성화클러스터육성 비철금속제련부산물생산업체와가공업체와의연계육성 ( 울산 ) 석유화학및철강업체밀집지역내희소금속생산업체와연계육성 ( 창원 ) 한국희소금속산업기술센터에서는희소금속관련기업을발굴하고, 전문기업으로육성을목표로하여, 기업연구소입주를유도하고, 입주에따라공동연구, 신규사업발굴, 연구과제도출, 기술이슈해결, 이전사업등을지원함 현재 동양A.K. 코리아, 신생금속, 성우지반엔지니어링, 고등기술연구원, 희성금속으로 5개의기업연구소가입주 한국희소금속산업기술센터에서기업지원을위한장비 / 시제품제작을지원 현재까지구축된공정장비는희소금속소재화에집중되어잇으며, 제조및합성, 용새및분말제조, 전처리및성형, 파쇄, 분쇄의 4개분류로구성됨 한국희소금속산업기술센터에서보유하고있는장비현황및신청절차는다음과같음 * 자료 : 한국희소금속산업기술센터 [ 장비지원절차및보유장비현황 ] 258

263 전략제품현황분석 라. 특허동향분석 (1) 연도별출원동향 희소금속소재기술의지난 7년 ( 10~ 16) 간출원동향 26) 을살펴보면 12년을기점으로하여소폭의감소추세를나타냄 각국가별로살펴보면한국, 미국이유사한형태의출원이이루어지고있는것으로나타남. 일본과유럽이유사한형태로출원이이루어지고있는것으로나타남 국가별출원비중을살펴보면미국이 42.9% 로최대출원국으로희소금속소재기술을리드하고있는것으로나타났으며, 일본이 31.3%, 한국이 15.5% 의출원비중을보이고있음 [ 희소금속소재분야연도별출원동향 ] 26) 특허출원후 1 년 6 개월이경과하여야공개되는특허제도의특성상실제출원이이루어졌으나아직공개되지않은미공개데이터가존재하여 2015, 2016 년데이터가적게나타나는것에대하여유의해야함 259

264 금속소재 - 희소금속소재 (2) 국가별출원현황 한국의출원현황을살펴보면 13년을기점으로하여출원감소세의경향을보이고있으며, 내국인의비해외국인의비율이높은것으로나타남 한국국적출원인의기술경쟁력이낮으며, 외국인에의해기술개발이주도되고있는것으로추정 일본의출원현황은최근까지일정수준의출원을유지하고있는것으로나타났으며, 출원인대부분이자국출원으로일본내의기술력이우수한것으로추정 미국의출원현황은한국과유사하게 13년을기점으로하여출원이감소세로변화하였으며, 내국인의비해외국인의비율이높은것으로나타남 유럽의출원현황은소규모로일정수준의출원을유지하고있는것으로나타났으며, 내국인에비해외국인의비율이높은것으로나타남 [ 국가별출원현황 ] 260

265 전략제품현황분석 (3) 투입기술및융합성분석 희소금속소재분야의투입기술을확인하기위하여특허분류코드인 IPC Code 27) 를통하여살펴본결과희소금속소재분야의가장높은 IPC는 H01F 기술분야가 700건으로가장많이차지하고있으며, 이어서 H01L가 484건, C09KF가 345건으로다수를차지 이외에 C22C 321건, B01J 309건, H01M 303건, C04B 216건, C22B 177건, C23C 127건, B22F 113건순으로기술이투입되어있어동및동합금분야에다양한기술이융합되어존재 더불어해당 IPC의특허인용수명을살펴보면 B01J 기술분야의수명이 9년으로가장긴것으로나타났으며, H01L 기술분야는 6년으로가장짧은것으로분석 [ 희소금속소재분야상위투입기술 ] IPC 기술내용특허인용수명 (TCT) 28) H01F 자석 ; 인덕턴스 ; 변성기 ; 자기특성을위한재료의선택 8 년 H01L 반도체장치 ; 다른곳에속하지않는전기적고체장치 6 년 C09K 그밖에분류되지않는응용되는물질 ; 그밖에분류되지않는물질의응용 7 년 C22C 합금 8 년 B01J 화학적또는물리적방법 9 년 H01M 화학적에너지전기적에너지직접변환하기위한방법또는수단 8 년 C04B 석회 ; 마그네시아 ; 슬래그 ; 시멘트 ; 그조성물 8 년 C22B 금속의제조또는정제 ; 원료의예비처리 8 년 C23C 합금 8 년 B22F 금속분말의가공 ; 금속분말로부터물품의제조 ; 금속분말의제조 ; 금속분말에적용되는특수장치또는장비 8 년 27) 전세계적으로통용되고있는국제특허분류 (IPC: International Patent Classification) 를통해특허정보기술분야에서공지기술을조사할수있으며, 기술및권리정보에용이하게접근가능 28) 특허인용수명지수는후방인용 (Backward Citation) 에기반한특허인용수명의평균, Q1, Q2( 중앙값 ), Q3 에대한통계값을제시함. 특히이와같이산출된 Q2 는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기또는기술수명주기 ) 라고부름 261

266 금속소재 - 희소금속소재 투입기술이가장많은 H01F 분야와융합이높게이루어진기술은 B22F 분야로나타났으며, C22C, C21D 분야와도나타융합된기술의건수가높은것으로분석 이외에 H01L 분야와융합된기술은 C09K, H05B, H01B 분야와융합된기술이많은것으로나타났으며, C09K 분야와융합된기술은 G01T, C04B, H05B 기술로분석 [ 희소금속소재분야 IPC 기술및융합성 ] (4) 주요출원인분석 세계주요출원인을살펴보면주로일본의출원인이다수의특허를보유하고있음 주요일본출원인을살펴보면전체상위 8개출원인이일본국적의출원인으로, TOYOTA MOTOR, HITACHI METALS, SHINETSU CHEMICAL 등차량, 금속제련및화학기업이다수출원을하고있는것으로나타났으며, 이들일본출원인은주로일본본국에출원건수가높은것으로나타남 가장많은특허를보유하고있는 TOYOTA MOTOR가 3극패밀리수가각 101건으로다국적으로시장을확보하며출원을하고있음 일본기업인 TOYOTA MOTOR가확보한특허의피인용지수가 18.81로가장높게나타나기술의파급성이높은원천기술을다수보유하고있는것으로분석됨 262

267 전략제품현황분석 [ 주요출원인의출원현황 ] 주요출원인 국가 주요 IP시장국 ( 건수 %) 한국미국일본유럽 IP시장국종합 3극패밀리수 ( 건 ) 피인용지수 주력기술분야 TOYOTA MOTOR 일본 % 31% 41% 22% 일본 희소금속소재화기술 GENERAL ELECTRIC 미국 % 54% 22% 23% 미국 희소금속소재화기술 HITACHI METALS 일본 % 24% 60% 14% 일본 희소금속추출및재활용기술 SHIN ETSU CHEMICAL 일본 % 28% 33% 17% 일본 희소금속소재화기술 TDK 일본 % 10% 79% 3% 일본 고순도희토류금속화합물 SUMITOMO ELECTRIC IND 일본 % 3% 85% 2% 일본 희소금속회수를위한침출 / 분리정제기술 SANYO ELECTRIC 일본 % 67% 22% 7% 일본 희토류화합물제조기술 삼성전자 한국 % 47% 6% 2% 미국 촉매용희소금속소재제조기술 NIPPON STEEL SUMITOMO METAL 일본 % 30% 16% 25% 일본 희소금속소재화기술 SUMITOMO METAL MINING 일본 % 23% 65% 12% 일본 희소금속소재화기술 263

268 금속소재 - 희소금속소재 (5) 국내출원인동향 국내출원인동향을살펴보면대기업은삼성전자의출원건수가가장많이나타났으며, 중소기업에서는엘림신소재의출원건수가높게나타남 대기업의주요출원인은삼성전자, 삼성전기, 현대자동차, 삼성디스플레이등이있으며, 중소기업의주요출원인은엘림신소재, 희성촉매, 씨에프씨테라메이트등이주요출원인인것으로나타남 기업이외의주요출원인을살펴보면한국과학기술원, 한국세라믹기술원, 한국생산기술연구원등연구소 / 공공기관의출원이다수나타났으며, 대학은단국대학교, 울산과학기술관대학교, 충남대학교의출원이높은것으로분석됨 [ 국내주요출원인의출원현황 ] 264

269 전략제품현황분석 5. 중소기업환경 가. 중소기업경쟁력 희소금속소재와관련하여국내산업은중소기업이다수참여하여시장에서의역할이큰분야로 나타났으나, 희소금속관련업체의 78% 가 100 인이하의중소기업이주도하고있으나, 중소기 업의경쟁력은낮은것으로분석됨 [ 희소금속소재분야중소기업현황 ] 기술분류주요기술대기업중소기업중소기업참여영역중소기업 참여정도 원소재 Li, Mg, Cr, Mo, W, Pt, RE 등고순도금속및화합물 고려아연, LS-Nikko, LG 금속, 프라임메탈, 신한다이아몬드공업, 코리아니켈, 포스코 세종소재, 내인디지트, 메탈화학, GMS21 Li, Ti, Mo, Co, Ni, Ga 등금속및화합물 합금및소재 철강산업용희소금속철계합금 ( 페로크롬, 페로망간, 페로몰리등 ), 투명전극, 형광체, 영구자석등 일진다이아몬드, LS-Nikko, 삼정피엔에이, 광양합금철, TSM-tech, 실트론, 선경중공업 샤민코리아, 휘닉스 M&M, 부일정밀, MEC, 나인디지트 투명전극, 형광체, 스퍼터링타겟 부품 귀금속촉매변화기, 이차전지, 연료전지, 열전변환소자등 LG 상사, 삼전화학, 한국 PGM, 일진금속, KCC, 현대모비스 부일정밀, 마이크로테크, 세존소재, 남도 ENG, 탑플러스 공구, 특수공구, 본딩와이어, 반도체부품등 * 중소기업참여정도와점유율은주요제품시장에참여하는중소기업의참여규모와정도 ( 업체수, 비율등 ) 를고려하여 5 단계로구분 ( 낮은단계 :, 중간단계 (,, ) 높은단계 : ) 265

270 금속소재 - 희소금속소재 나. 중소기업기술수요 희소금속소재분야의중소기업의기술수요를파악하기위하여중소기업기술수요조사및중소기업청 R&D신청과제 (2013~2015년) 를분석한결과아래표의내용과같은수요들이다수있는것으로분석 희소금속소재분야중소기업은최근에텅스텐회수기술및이를이용한부품제조기술과관련된기술개발에다수수요가잇는것으로나타났으며, 이는최근기술트렌드인도시광산기술의중요성이높이지고있는추세를반영한것으로분석됨 [ 희소금속소재분야과제신청현황및수요조사결과 ] 전략제품기술분류관심기술 원소재 고부가가치고순도희토류 ( 란타늄 ) 메탈제조의국산화 W Crucible 제작 희소금속소재 합금및소재 1M 이상급대면적고융점합금 (Mo-Ta) 타겟제조기술개발도시광산용소형귀금속정련기개발무연폐솔더에서의고순도주석회수텅스텐, 몰리브뎀등특수금속연구개발 Mono Crystal 잉곳스크랩의고순도세정기술개발폐텅스텐의리사이클기술을응용한고품질텅스텐제품개발텅스텐분말제조열처리장치의자동화공정개선고효율귀금속회수전처리기술개발전기 전자폐기물에서희유금속고효율회수기술개발 부품 Gr7 타이타늄부품제조기술개발의료용부품의활성연구고품질다이아몬드공구개발탈가스공정을이용한소형가스터빈디스크용티타늄소재개발 Nb 가첨가로변태온도확장이가능한이음부고정용형상기억와이어개발고내식타이타늄부폼개발 266

271 전략제품현황분석 다. 중소기업핵심기술 (1) 데이터기반요소기술발굴 희소금속소재기술의특허및논문데이터검색을통해도출된유효데이터를대상으로데이터마이닝기법 (Scientometrics 기법 ) 을통해클러스터링된키워드의연관성을바탕으로요소기술후보군을도출 희소금속소재기술의특허및논문유효데이터를기반으로키워드클러스터링을통하여 12개의요소기술후보군을도출 제품별 dataset 구축 : 희소금속소재기술관련특허 / 논문데이터를추출하여노이즈제거후제품별 dataset 구축 1차클러스터링 : 키워드맵을통한고빈도키워드확인-빈도수 (tf-idf) 29) 가상위 30% 에해당하는키워드를대상으로 1차추출 2차클러스터링 : 1차클러스터링에서추출된고빈도키워드사이에서고연관도키워드를 2차추출 ( 고연관도기준은연관도수치 30) 가 2이상인클러스터로제한 ) 다음그림은키워드간연관네트워크를시각화한것으로, 각키워드를나타내는원과키워드간의연관도를나타내는직선으로구성 각키워드가특허와논문중어느데이터에서도출되었는지원의색으로구분하였으며, 키워드로도출된클러스터는황색음영으로표시 키워드를나타내는원은고빈도의키워드일수록원의크기가크게표현되며, 연관도를나타내는선은키워드사이의연관도수치가높을수록굵게표현 희소금속소재기술전략제품의특허 논문유효데이터에대하여키워드클러스터링결과를기반으로요소기술도출 데이터기반의요소기술도출은키워드클러스터링을통해도출된요소기술에대하여전문가의검증및조정을통하여요소기술을도출 29) 빈도수 (tf-idf) : 각키워드가출현되는특허또는논문수를의미 30) 연관도수치 : 두개이상의키워드사이의특허또는논문수를의미 267

272 금속소재 - 희소금속소재 [ 희소금속소재분야키워드클러스터링 ] [ 희소금속소재분야주요키워드및관련문헌 ] No 주요키워드연관도수치관련특허 / 논문제목 클러스터 01 light-emittin g, hole transporting, electron transporting Light-emitting element, light-emitting device, lighting device, and electronic device 2. SUPPORTING SUBSTRATE FOR PRODUCING A VERTICALLY STRUCTURED SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING ELEMENT, AND A VERTICALLY STRUCTURED SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING ELEMENT EMPLOYING THE SAME 클러스터 02 클러스터 03 semiconduct or, metallic, wiring, electrode granite, pegmatite, pore, fluid Method of manufacturing a semiconductor device with a gate electrode having a laminate structure 2. SEMICONDUCTOR DEVICE 3. Semiconductor device including gate electrode having a laminate structure and plug electrically connected thereto 1. Genesis of apatite-fluorite rock in the burpala pluton 2. Compositions and processes for reducing NOx emissions during fluid catalytic cracking 3. Petrogenesis of early Yanshanian highly evolved granites in the Longyuanba area, southern Jiangxi Province: Evidence from zircon U-Pb dating, Hf-O isotope and whole-rock geochemistry 4. Mineral chemistry of columbite-tantalite from spodumene pegmatites of Kolmozero, Kola Peninsula (Russia) 268