2030 비철금속산업발전전략 타이타늄 산업전략 개요

▐ 일본은 2030 비철금속산업발전전략을 통해 핵심소재들에 대한 미래전략을 발표하고, 국가적차원에서의 기본방향을 제시함으로써 이에 부합하는 타이타늄 산업 전략을 추진함

개요

일본 METI는 비철금속산업에대한

2030년 까지의미래전략을 발표함

전선/케이블, 구리, 알루미늄, 마그네슙, 타이타늄, 실리콘화합물 반도체 재료포함

기본방향

경쟁력의 원천 육성1

사업환경 정비2

자원확보 및 자원순환3

기술유출 방지4

사회요구의 규격화5

합리화 및 제휴6

국내 시장의 강점을 기반으로 한 국제 전개

제련에서 가공까지 일관 생산방식의 경쟁력 강화

국내타이타늄스폰지제조사와전신재업체와의연계강화

제조비용절감을위한기술개발

품질기준의국제표준화추진

1

세계 최초 국내 타이타늄 신수요 개척2

해수담수화용열고환기수요증가

연료전지분리막및의료용재료 신수요확보

항공기용수요확대를위한기술개발및인증추진

국내 제련을 국내 자원 확보 및 자원 순환3

방사능관리기준완화에따른원료조달처다양화

해외자원확보

스크랩재활용추진

수출의 전략적 추진 / 통계데이터 축적 / 인재육성4

수출의전략적추진

인프라로서의수요관련통계데이터정비

인재육성

제련에서 가공까지 일관 생산방식의 경쟁력 강화

항공기 외 소비재제련에서 가공, 수요까지모든 플레이어가 국내에존재하는 강점을 살린전략 전개

고부가가치연구개발 거점으로 유지/강화, 범용제품 가공은 OEM 생산방식으로해외 생산으로

원가경쟁력향상

▐ 첫째, 고품질 타이타늄 제조기술을 기반으로 국내 기업간 협력 강화를 통해 자체기술력 강화 및가격경쟁력을 확보를 위한 기술개발에 초점을 두고 있으며, 동시에 보완과 국제표준화를 강력하게추진

기본방향

국내연계강화 제련∙합금∙가공 기술의 고도화 기술유출방지해외시장에서 일본타이타늄 브랜드 유지

타이타늄제련뿐아니라

합금∙가공∙이용기술이더욱

중요시되고있음

따라서제련에서가공, 최종

사용자등의국내협력강화

필요

시장요구반영을위한

커뮤니케이션장소마련,

교류회, 워크샵, 컨퍼런스등

개최

Application확대를위해

비용이높은제련∙가공

비용을 줄일수 있는

새로운 제련법개발 필요

’07년개발된 JTS 제련법에

대한지속적인R&D 및

기술고도화

다각도관점에서

연속생산성을높여

비용절감이가능한새로운

제련법개발필요

타이타늄제련및가공기술의

경쟁력은축적된노하우임

기술유출은산업전체의

경쟁력에영향을주므로

정부차원에서기술유출방지

지침을마련하고, 각사에서

참고할수있도록배포

항공기용도로는항공기

제조업체의공장별품질인증

제도가존재함

항공기외 고품질타이타늄

수요가요구되는분야에서

일본의타이타늄제품의 국제

표준화(ISO)추진강화및

가속화

타이타늄 산업전략(1)

기존수요분야(해수담수화플랜트, 원자력발전등 )▶새로운분야(우주, 국방등)로수요시장확대

글로벌하게타이타늄에대한기초데이터부족▶일본이중심이되어국제규격화/표준화및시험평가방법개발

이를위한타이타늄합금자체에대한특성향상(낮은영률개선등)및재료의조직제어기술개발등기반기술개발

▐ 둘째, 자국 기술력을 기반으로 아직 진출하지 않은 국방, 항공∙우주 분야로 시장을 확대하고, 기존 시장에서의 수요확대에 따른 맞춤형 소재 기술개발, 관련 업체와의 제휴 및연계방안을 마련

기본방향

의료용 부재 분야 안전∙안심∙구조 부재 분야 환경보전∙에너지 분야 항공∙우주 분야

고령화사회에따른

수요확대예상

신소재개발및

임상시험연계체제

마련을통한국내

의료용승인추진

기존해외에서승인된

수입생체재료에서

자체개발및생산된

국내승인재료로대체

안전하고안심되는

사회구축관점에서

추진

공장플랜트등부식

손상이우려되는

부분에타이타늄적용

추진

높은비강도가

요구되는구조체

부재에타이타늄합금

적용추진

Ex) 초고층빌딩, 해변

지역교량재해대응

해수담수화플랜트,

선박, LNG 플랜트등

분야에

장수명∙고내구성

타이타늄소재요구

지열발전, 연료전지

등신재생에너지

분야에서에너지절약

및효율향상위해

타이타늄적용

에너지사업자와제휴

현재소형항공기

프로젝트추진中

국산항공기계분야

시장진출을위해

타이타늄제조업체및

항공기제조업체와의

연계강화

재료평가기준마련

및새로운소재개발

추진

방위 분야

자국국방기술

로드맵에맞춘

국방분야와타이타늄

소재분야연계방안

마련

타이타늄특성데이터

및최신연구개발

동향에대한모니터링

조직마련및구체적

실현방안검토

세계 최초 국내 타이타늄 신수요 개척타이타늄 산업전략(2)

국내에유효한타이타늄원료無▶해외타이타늄자원확보및자원순환구축필요

미래를전망한사전대응전략강화필요

▐ 셋째, 국내에 전무한 타이타늄 자원에 대한 안정적인 자원 확보를 위해 기존 방사능 관기 기준을완화하고, 저품위 소재에 대한 고품질화 기술개발, 대형 타이타늄 스크랩의 재활용 시스템 구축등을 추진

기본방향

방사능 관리 기준 완화에 따른원료 조달처의 다양화

해외 자원 공동 개발, 특히 저품위 광석의고품질화에 관한 기술협력

타이타늄제조시폐기물에포함된

방사선에대한자체관리규정에서

타이타늄광석산지제한

타이타늄자원의안정적확보관점에서

산지의분산이중요

방사선규제의자체관리규정을국제

기준에맞게개정필요

타이타늄광석산지분산관점에서 낮은

등급의타이타늄광석도이용할수있도록

이를고품질화시킬수있는제련기술의

산학협력추진

재활용 추진

전자빔이나플라즈마용해시설을

활용하여공장의대형타이타늄스크랩

활용을도모

동시에국내스크랩재활용시스템구축

추진

국내 제련을 위한 타이타늄 자원 확보 및 자원순환타이타늄 산업전략(3)

▐ 기타 3가지는 효과적인 수출을 위한 관세 관련 국제 협의, 수요시장 중심의 통계 데이터 마련, 차세대 인재 육성을 위한 무료강좌 등 타이타늄 산업발전을 위한 대내외적 전략을 추진

현재타이타늄에걸려있는수입관세는우루과이라우바운드시에서미국의전략물자보호등의이유로설정됨

비군수용도시장이확대되면서현재국제적관점에서타이타늄관세는부당함

WTO 및 EPA 와의교섭을통해국제적합의점도출모색

현재통계적데이터가없는재활용스폰지타이타늄잉곳, 전신재등의수입데이터에대해실제수요를기반으로한실태파악필요

현재수집되고있는데이터는협회및기관을중심으로이루어지고있어기업의실제현황을반영하지못하고있는실정으로이를반영한방안

마련

미래타이타늄산업발전을위해차세대인재육성및기술확보필요

현재학생들이타이타늄산업에관심을가질수있도록관련업계및단체등을중심으로적극적인정보제공실시

Ex) 관심인재들에게안정적인교육커리큘럼제공, 대학내무료강좌운영등산학연계강화를도모

수출 전략타이타늄 산업전략(4)

인프라 측면에서의 수요 중심 통계 및 통관 통계의 정비타이타늄 산업전략(5)

인재육성전략타이타늄 산업전략(6)

JTS 개요

JTS는 응용산업 개발 위원회 및 기술 위원회에 대해세부적인 조직을 구성하여 운영

또한 ISO 등 국제 시험인증, 산학연계 등 별도 조직 운영

▐ 일본 JTS는 세계 최초로 설립되어 글로벌 선도적 역할을 수행하고 있으며, 조직운영 또한 응용산업, 기술, 시험인증 등 세부적으로 분할하여 분업화/전문화 되어있음

설립 개요

세계최초로 타이타늄 협회 설립(1952년)

Kroll법을 활용한 타이타늄 스폰지 상업화

성공 직후 지속적인 성장과 기술개발 지원을

위해 설립

주요 업무

응용분야 개발

기술 및 시장 동향 조사

국제협력 지원

타이타늄 관련 교육

JTS

Titanium IndustryIndividual Companies

Universities Ministries

JTS 조직운영 체계

▐ 차세대 항공분야에서의 타이타늄 생산비용 30% 저감을 위한 6대 연구분야 추진, Ti 합금시트/소결 부품 등에 대한 가공∙제조∙생산기술 개발 및 평가

Development of Advanced Titanium Alloy & Production Technology for Next Generation Aircraft Structure

주요 프로젝트(1)

목적

주요 내용

일본 경제부의 에너지 효율 증대 일환으로 타이타늄 생산 비용을 30% 줄이기 위해 추진

Low-cost fabrication process for new titanium alloy sheet metal parts

1

Development of low-cost production techniques for titanium parts using new titanium extrusions and forgings with high workability

2

Development of low-cost manufacturing process of new high-functional titanium alloy sintered parts

3

Evaluation of new titanium alloys4

Welding technology for new titanium alloys5

Advanced powder forming technologies for new titanium alloys

6

[1단계] 2008년~2012년

소재 공정 기술 개발

• 부분적 히팅을 통한 Sheet Forming 공정

• 대면적 제조를 위한 Forming machine

• 소결(Sintered) 부품에 대한 제조 공정

일반 기술 개발

[2단계] 2013년~2016년

본딩(Bonding) 기술 개발

분말야금(Powder Metallurgy)

비파괴 검사

6대 연구 분야

▐ ISMA 프로젝트는 차량 경량화 소재를 개발하기 위해 기존 비철금속 소재를 서로 조합하여구조적인 제어를 통해 고강도 복합소재를 구현하고, 타 그룹 간 협력을 기반으로 연구개발 추진

ISMA(Innovative Structural Materials Association)주요 프로젝트(2)

목적 차량 경량화를 위해 추진

개요

설립년도: 2013년 10월 25일

참여기업: 약 40개 (Hitachi. Mitsubishi, Nissan, Toyota 등)

예산: 3,650 백만엔(약 370억 원)

<프로젝트 운영조직도>

기술개발 개념

개별 비철금속 소재(Al, Mg, Ti 등)

프로젝트 개요

고강도 복합소재Structural Control

자료: ISMA

▐ ISMA 프로젝트는 차량 경량화 소재를 개발하기 위해 기존 비철금속 소재를 서로 조합하여구조적인 제어를 통해 고강도 복합소재를 구현하고, 타 그룹 간 협력을 기반으로 연구개발 추진

ISMA(Innovative Structural Materials Association)주요 프로젝트(2)

연구개발 (1): Joining 기술 개발프로젝트 추진 Framework

(1) Joining 기술개발 Toray, Kobe Steel, Nippon Steel 등 14개업체

(8) 전략 및 기초연구 All ISMA Project Members

(2) 혁신적인 타이타늄 소재 개발

(3) 혁신적인 알루미늄 소재 개발

(4) 혁신적인 마그네슘 소재 개발

(5) 혁신적인 금속 시트 개발

(6) 혁신적인 열가소성 CFRP 개발

Kobe Steel, Nippon Steel 등3개 업체

UACJ, AIST, Kobe Steel (3개업체)

AIST, Sanyo Tateyama 등 7개 업체

Kobe Steel, JFE Steel 등 3개업체

Nagoya Univ., Toyota, Honda 등 19개업체

(7) 탄소섬유 혁신 기본 R&D AIST

새롭게 개발된 소재 Joining 기술

연구전략 수립, 연구과제 도출, 기초연구 융합 등

고강도 소재의 Friction Stir Welding(Spot, Continuous) 기술 개발

열제어를 통한 mid/high 탄소금속소재의 Joining 기술 개발

본딩(Bonding) 기술 개발

자료: ISMA

연구개발 (3): 비철금속(Al, Mg, Ti) 개발연구개발(2): 혁신적인 금속 시트 개발

연구개발 (5): 전략 및 기초연구연구개발(4): 열가소성 CFRP 개발

열가소성 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 소재 대량생산 자동화를 위한 소재/공정/디자인 혁신

중간재 물질 - 공정기술 - 장비 혁신 - 평가 및 디자인 프로세스간 개방적인 상호 협력 연구 추진

구조 제어를 통한 복합재 개발에 대해 중장기적 발전전략 마련

연구개발 비전 제시

연구개발 방향성 연구

타 그룹과의 협력을 기반으로 한 기술진보 추구

▐ ISMA 프로젝트는 차량 경량화 소재를 개발하기 위해 기존 비철금속 소재를 서로 조합하여구조적인 제어를 통해 고강도 복합소재를 구현하고, 타 그룹 간 협력을 기반으로 연구개발 추진

ISMA(Innovative Structural Materials Association)주요 프로젝트(2)

연구개발 (3): 비철금속(Al, Mg, Ti) 개발연구개발(2): 혁신적인 금속 시트 개발

기초 소재의 물성 조절 연구

이를 측정/분석 할 수 있는 기술 개발

다층 구조로 형성된 복합재 개발을 통한 재료 특성 강화 연구

자료: ISMA자료: ISMA

금속 경량화에 따른 내구성 강화를 위해 ‘Hexagonal close-packed 구조’ 로 제어할 수 있는 기술 개발

• 산화반응에 대한 합금의 안정성 향상(Oxide Stable)

• 합금의 녹는점 하락을 통한 난연성능 향상

▐ ISMA 프로젝트는 차량 경량화 소재를 개발하기 위해 기존 비철금속 소재를 서로 조합하여구조적인 제어를 통해 고강도 복합소재를 구현하고, 타 그룹 간 협력을 기반으로 연구개발 추진

ISMA(Innovative Structural Materials Association)주요 프로젝트(2)

연구개발 (5): 전략 및 기초연구연구개발(4): 열가소성 CFRP 개발

열가소성 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 소재 대량생산 자동화를 위한 소재/공정/디자인 혁신

중간재 물질 - 공정기술 - 장비 혁신 - 평가 및 디자인 프로세스간 개방적인 상호 협력 연구 추진

자료: ISMA자료: ISMA

구조 제어를 통한 복합재 개발에 대해 중장기적 발전전략 마련

연구개발 비전 제시

연구개발 방향성 연구

타 그룹과의 협력을 기반으로 한 기술진보 추구

▐ SIP 프로그램 내 SM4I 연구프로젝트를 통해 재료의 구조적 성질을 제어함으로써 항공분야에 적용가능한 고내열성 타이타늄 합금 개발

SIP(Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program)주요 프로젝트(3)

Structural Materials for Innovation(SM4I)프로젝트 개요

목적부처간 융함과제를 선정하여 기초-실용화-

사업화 연계를 통한 연구개발 추진

개요

예산: 517억엔

대상: 4개 정책이슈 부문별 연구개발 과제선정- 에너지(5), 차세대인프라(3), 지역자원(2), 건강/의료(1)

기대효과산업경쟁력 강화 및 고용창출 확대,

일본경제 부흥 도모

Ti 관련

과제

개발소재: Ti alloys, TiAl, Ni-based alloys 등

응용분야: Power generator, Aircraft 등

Strong, Light, Heat-Resistant Innovative Structural Materials

자료: JTS 홈페이지

▐ 일본 정부 및 산업계에서는 자동차 연료전지 분리막, 오토바이 Connecting Rod, PHE, 건물 지붕등 다양한 분야에 타이타늄 재료를 적용하기 위한 신규시장을 발굴

자동차 연료전지 Separator 오토바이 Connecting Rod, Super-TIXⓇ51AF

해양온도차발전(OTEC) 장치 건물 지붕

도요타,

미라이 차량 연료전지 내

분리막으로 타이타늄 시트 적용

니폰금속,

타이타늄 합금(Ti-5Al-1Fe)을 사용한

오토바이 Connecting Rod 개발

-> 경량화 및 파워 손실 최소화

OTEC 파워 플랜트에는 에너지 효율을 높이기 위해

PHE(Plate Heat Exchanger)가설치됨

고베스틸은 PHE에

타이타늄 시트(HEETTM)를 적용하여

열교환 성능 향상

일본정부,

사찰 및 공공건물에

타이타늄 합금 재료를

활용하여 내구성 강화