기존 수입품 대비 성능·원가절감 효과 30% 향상

재료연구소(소장 조경목)는 고속철도(KTX)의 핵심 부품인 브레이크 디스크를 소재부터 조립까지 완전 국산화할 수 있는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

이번에 개발된 브레이크 디스크는 기존 수입품에 비해 성능과 원가 모두 30% 가량 절감할 수 있는 획기적인 기술로 정부 신기술인증(NET)과 더불어 코레일에서도 시험 결과 합격 판정을 받았다.
 

▲염종택 박사. ⓒ2011 HelloDD.com
이번에 개발된 기술은 재료연 구조재료연구본부 염종택 박사팀이 상용차용 부품 전문업체인 우진정밀(대표이사 김철곤)과 2년여 동안의 공동연구를 통해 이뤄낸 성과다.

최근 KTX 운행시간에 따른 손상 발생 빈도 증가와 수명 한계 등으로 디스크 수요가 급격히 증가해 국산화로 인한 효과가 클 것으로 보이며, 수입 브레이크 디스크의 납품 지연, 가격 상승 등의 문제점도 해소될 것으로 전망된다.

연구팀은 성능과 원가 절감 효과를 제조 공법 차이에서 찾았다. 기존 수입 브레이크 디스크는 디스크 형상을 가지는 금형을 제작한 후 그 형상의 금형을 틀로 활용해 프레스로 성형하는 등 대용량의 프레스가 요구돼 제품 단가의 상승요인이 많았다. 염 박사팀은 자유형 단조공법과 링압연공정을 연계한 새로운 공법을 적용했다.

자유형 단조공법으로 초기형상을 제조한 뒤 이를 회전시키면서 원통형 바(맨드럴)를 끼워 압축시키면서 링을 제조하는 링압연공정으로 최종 디스크 형상을 만들었다. 이 기술은 별도 형상의 금형이 필요없고 원주방향의 결정립 유동선(grain flow line)을 형성시켜 일부 수입품에서 발생했던 조기균열을 방지할 수 있다.

결정립 유동선은 표면에서부터 시작되는 균열을 방지해 주는 역할을 한다. 이 기법을 적용해 브레이크 디스크를 제작한 것은 국내에서 처음이다. 고속철도 브레이크 디스크가 본격 국산화되면 연간 20억원의 수입 대체 효과를 가져올 것으로 예상된다.

염종택 박사는 "이번 고속철도용 브레이크 디스크의 국산화는 향후 고속철도 여타 소재부품에 대한 완전 국산화의 길을 열 것"이라며 "국내 고속철도의 수출이 본격화되면 수요도 점차 증대 될 것으로 예상한다"고 말했다.
 

▲개발된 브레이크 디스크. ⓒ2011 HelloDD.com
◆브레이크 디스크 고속차량 객차차축용 브레이크 디스크는 차량의 운동에너지를 제동장치 즉 디스크 양면의 패드 압축에 의해 발생되는 마찰을 열에너지로 변환시켜 차량의 속도를 감소시키는 핵심부품이다. KTX 브레이크 디스크는 승객의 안전과 직결되는 핵심부품으로 항공기용 디스크 수준의 소재 선택과 엄격한 품질관리가 요구된다. ◆신기술 인증(NET, New Excellent Technology) 정부가 국내 기업과 연구기관, 대학 등에서 개발한 신기술을 조기에 발굴해 우수성을 입증해 주는 제도.
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