반도체 등 첨단산업의 발달과 함께 초정밀공구 시장이 확대되고 있는 가운데 나노초경합금에 대한 관심이 증대되고 있다. 나노기술이 발달하고  전 세계적으로 고성능 정밀 초경 공구의 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 고부가가치 제품의 개발 경쟁도 치열하다.

공구산업은 기본적으로 일반 사용자에서 제조업 전반에 사용되는 소모성 품목으로 구매 횟수가 많고 수요계층이 다양해 연관 산업에 파급효과가 큰 핵심 기반산업이자 첨단산업이다.

기계·자동차·조선·항공·금형·반도체·건설 산업 등의 정밀가공, 연마, 조립, 제작 등에 필수적으로 사용되는 만큼 최근 첨단산업 분야의 공구 수요가 급증해 국가기반산업의 경쟁력 확보에 중요한 역할을 하는 요소산업으로 평가받고 있다. 이는 우수한 공구 사용이 제품의 품질 및 생산성 향상, 원가절감에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.

주요 산업 경쟁력 뒷받침하는 핵심
2013년 국내 공구산업의 수출액은 2조4084억원. 생산량의 75.2%를 수출했다. 그러나 중소기업 중심의 국내 공구산업은 현재 원자재의 80% 이상을 수입에 의존하고 있어 원자재 가격의 상승, 수출 채산성 악화, 생산 인력 부족, 내수 침체, 선진국의 견제와 중국의 추격, 산업인프라 부족 등의 어려운 환경에 직면해 있다.

무엇보다도 원자재는 공구의 품질과 성능, 가격을 결정짓는 중요한 요소인데 해외의존도가 높아 수급이 불안정하고 수입관세도 경쟁국보다 높아 대외경쟁력을 약화시킨다.

한국공구공업협동조합(이사장 최용식)은 이 점에 주목해 공구 완제품을 생산하던 업체인 ㈜위딘, 소재 개발에 힘써왔던 재료연구소와 협력해 원자재 수입의존도를 줄이고 초경소재 기술의 국산화를 이룰 수 있는 신소재 개발에 나섰다.

특히 최근 수요가 급증하고 있는 나노급 초경 분말을 사용한 고기능성 초경 소재를 제조하기 위한 기술 개발이 절실한 상황이었다.

조합이 공구의 소재 개발에 주목한 것은 고성능의 공구가 좋은 소재에서 나오기 때문이고 국내 공구 시장의 경우 소재의 수입 의존도가 높아서 국내 소재 생산 기반을 창출하고자 했기 때문이다.

조합은 주관기관으로서 초경소재 분야의 산업현황 및 관련기술을 조사 분석하고 나노급 초경소재개발을 위한 연구방향을 도출하는 것을 시작으로 기술의 보급과 사업화까지 기술개발과정 전반을 담당했다.

이번에 개발된 기술과 소재는 우리나라에서 두번째로 분말에서부터 일괄 생산이 시도되는 것으로 이제 중소 초경 공구 업계가 나노 환봉 소재 제조를 위한 생산 시스템을 설계하고 구축할 수 있는 가능성이 열리게 됐다.

무엇보다도 세계적 초경 소재 제조 기업인 독일 K사의 제품과 동등한 성능을 발휘하는 소재의 개발과 나노 분말 전처리, 예비소결, 성형 및 소결 공정 과정의 독자적인 개발로 고품위 나노 소재의 국산화의 기반을 확보할 수 있게 된 것은 공구산업의 첨단화를 향한 도약에 힘쓰고 있는 조합과 공구업계가 얻은 성과 중 가장 큰 것이라는 평가다.

독일 제품에 뒤떨어지지 않아
조합은 개발된 소재의 제품화를 위해 공인인증기관을 통한 시제품 물성 평가와 인증을 획득하고 조합원사에게 소재 및 기술을 보급할 예정이다. 우선 경쟁 제품의 가격 및 성능을 조사해 주력 제품과 마케팅 대상 품목을 선정하고 마케팅을 실시하고 있다.

또한 재료연구소와 공동으로 공구정보지와 홈페이지를 통해 대상기술과 나노급 공구용 소재 관련 산업에 대해 홍보하고 공구관련전시회와 분말야금 및 PM세미나 등을 통해 국내 초경 소재의 수요업체들을 대상으로 수입대체를 위한 기술을 홍보하고 있다.

특히 수입 소재 대체 및 수출을 위한 협의회를 운영하며 시장, 기술, 산업동향을 분석하고 국외 협력단체를 활용한 해당 제품의 홍보 및 수출을 촉진할 방침이다. 장기적으로는 기존에 조합에서 공동구매하고 있는 코발트메탈 파우더, 텅스텐분말과 함께 공동판매를 통한 보급을 실시하고 사용대상 업체에 납품 소재에 대한 기술자문을 실시할 예정이다.

조합·연구소·업체 팀워크가 비결
조합은 이번 업종공통 기술개발사업을 통한 성공 경험을 다품종 소량생산이던 공구산업을 다품종 대량생산 체제로 이끌어 나가는 시발점으로 삼을 생각이다.

공구제조업체는 자체적인 생산라인 구축을 통해 생산원가의 절감 및 대량생산이 가능해져 이익이 증대되고 납기일 단축과 가격 인하를 통해 수요업체에도 도움이 되는 것이 조합의 궁극적인 목표다.

문병윤 조합 이사는 “원자재의 해외의존도를 줄이고 수입대체효과도 얻을 수 있는 기술개발이 필요했다”면서 “업종에 공통적으로 필요한 기술을 개발하는 사업에서 파급효과가 큰 품목으로 소재가 선택된 것은 많은 업체들이 혜택을 볼 수 있기 때문”이라고 설명했다.

문 이사는 “사업에 참여한 재료연구소는 기술적 도움을, 판촉과 제반의 문제는 조합이 담당하고 업체는 생산 및 제품을 만들어 판매하는 방식으로 효율적인 역할 분담을 통해 개발에 성공했다”고 밝혔다.

■초경합금
초경합금은 금속의 탄화물 분말을 소성해서 만든 경도가 매우 높은 합금이다. 고온경도 및 강도가 높아 고온 가공성이 우수해 강공용 공구, 내마모 부품 및 금형소재, 광산, 건설용 부품 등으로 널리 사용되고 있다.

■나노초경합금
나노 초경합금은 탄화물의 입자가 미세하고 코발트(Co)두께의 감소로 상온에서 기계적 특성이 우수하다. 고경도, 고강도, 고내마모성을 특성을 지니고 있어 저속 절삭에서 대단히 우수한 성능을 발휘하므로 예리한 모서리, 내마모성과 인성이 동시에 요구되는 공구에 사용된다. 주로 솔리드 엔드밀, 솔리드 드릴, 직경이 작은 형태의 드릴 등의 절삭공구와 전단공구, 펀치재료, 고정밀 금형, 얇고 작은 부품에 적합한 금형공구에 사용되고 있다.