연구목표

ㅇ 자유단조 프레스를 활용한 대형 4축 자유단조 시스템 국산화 개발 및 원전용 초내열합금 소재 검증 기술 개발 - 대형 4축 금형기술 개발, 온도제어 시스템 개발, Round bar 편심 보정 시스템 개발, 초내열합금의 최적공정설계 개발 - 초저가형 대형 4-방향 자유단조 시스템: 원재료 직경 500 mm 이상, 프레스 용량 3,000톤 이상, 가용온도 윈도우 1,000 ~ 1,200℃ - 적용 부품: 원전용 초내열 CEDM 노즐 (재료: Inconel 690) → 인장강도 580 MPa 이상, 연신율 30% 이상, 결정립 크기 ASTM No.3 이상, TOFD(Time of Flight Diffraction) No indication

연구범위

[1차년도 개발내용] 주관: 고려정밀공업(주) ㅇ 4축 자유단조 장치 시스템 설계 ㅇ 소재 균일 온도 제어 장치 시스템 설계 공동: ㈜에이치브이엠 ㅇ 고청정 진공용해 공정 조건 개발 ㅇ 고청정 잉곳(Ingot)의 제작 및 평가 ㅇ 단차 빌렛(Billet) 제작 및 소재 확보 공동: 한국재료연구원 ㅇ 초내열합금 소재의 상온 기초 특성 평가 및 DB화 ㅇ 4축 자유단조 장치의 정적 구조 건전성 평가 공동: 한국생산기술연구원 ㅇ 초내열합금 4축 자유단조 성형공정해석 및 기초 열처리 물성 평가 공동(수요): 두산에너빌리티(주) ㅇ 4축 자유 단조 장치 SPEC 요구도 제시 [2차년도 개발내용] 주관: 고려정밀공업(주) ㅇ 4축 자유단조 장치 제작 ㅇ 4축 자유단조 공정 보조장치 제작 (온도제어) ㅇ 4축 자유단조 공정 보조장치 설계 (직진도 보정) ㅇ 4축 자유단조 공정 보조장치 설계 (금형 고장 감지) 공동: ㈜에이치브이엠 ㅇ 고청정 진공용해 특수 공정 조건 개발 ㅇ 해외 정련 잉곳 소재 확보 및 특성 분석 ㅇ 개발 장치 장착 및 시험 운전 테스트 공동: 한국재료연구원 ㅇ 초내열합금 소재의 고온 특성 평가 및 DB화 ㅇ 4축 자유단조 예비 실험 수행용 철(Fe)계 소재 물성 평가 ㅇ 4축 자유단조 장치의 준동적 구조 건전성 평가 공동: 한국생산기술연구원 ㅇ 초내열합금 4축 자유단조 최적 성형공정 및 열처리 공정설계 공동(수요): 두산에너빌리티(주) ㅇ CEDM 노즐 SPEC 요구도 제시 [3차년도 개발내용] 주관: 고려정밀공업(주) ㅇ 4축 자유단조 공정 보조장치 제작 (직진도 보정) ㅇ 4축 자유단조 공정 보조장치 제작 (금형 고장 감지) ㅇ 4축 자유단조 장치 및 단조 보조장치 시스템 검증 ㅇ 원전 부품용 초내열합금 소재 성능 검증 공동: ㈜에이치브이엠 ㅇ 톤급 개발 잉곳을 적용한 mockup 시제작품 제작 ㅇ 개발 장치 및 잉곳 소재 적용된 시스템 운용 유효성 평가 공동: 한국재료연구원 ㅇ 초내열합금의 mockup 시제작품 시험 평가 ㅇ 기술성숙도(TRL) 향상을 위한 최종 설계 개선안 모색 ㅇ 개발 단조 장치 및 소재를 활용한 원전 완성품의 물성 평가 공동: 한국생산기술연구원 ㅇ 초내열합금 4축 자유단조 정밀도 향상 성형공정 및 상용 열처리 DB 구축 공동(수요): 두산에너빌리티(주) ㅇ 개발 장치 및 제작 소재 부품 성능 검증

기대효과

ㅇ 연구개발 성과의 활용방안 - 극한 환경용 고강도, 고성능 특수합금 부품에 4축 자유단조 장치 적용 및 차세대 SMR 고온소재·고융점 소재의 단조재 개발에 활용 가능 - 대형 자유단조 프레스를 보유하고 있는 국내 자유단조 업체(D사, T사, S사, K사 등)를 대상으로 4축 자유단조 장치의 효율성을 적극 홍보하고, 특히 특수합금의 수요가 급증하고 있는 항공·우주·방산·발전용 부품 개발에 4축 자유단조 장치를 적극 활용하여 매출 활동 강화 ㅇ 기대효과 [과학적 기대효과] - RFM 대체 가능 수준의 4축 자유단조 장치의 국산화 및 자립화를 통해 기술 경쟁력 확보 - 4축 자유단조 장치의 특성상 높은 단면감소율 및 변형량을 단시간에 부가할 수 있어 대형 소재의 결정립 미세화, 내부 기공 억제 등이 가능하며 기계적 특성(인장 및 피로강도 등)이 우수한 중간재 및 부품 개발이 가능함 [경제적 효과] - 수요기업(D사)의 품질인증이 확보된 원전용 CEDM 노즐(Inconel 690 소재 적용) 개발하여 과제 종료 후 매출 가시화(과제 종료 후 국내외 연매출 60억 기대, 수입대체 300억 효과 발생) - 계속 원전에 따른 원전 기술 생태계 복원과 관련 중견/중소 기업의 역량 강화로 기술 경쟁력 jump-up 및 시장 확대 기회 제고 - 국내외 RFM 장비의 수요가 급증하고 있는 추세에서 동일 기능의 저가형 고성능의 4축 자유단조 장치를 개발함으로써 RFM의 틈새 시장을 적극 공략 및 매출 확대 가능 - 200~350억 수준의 RFM 대비 1/20수준의 동일 성능의 4축 자유단조 장치 개발하여 자본력이 부족한 국내 단조업체에 판매함으로써 저가의 고품질 특수합금 부품 제조가 가능하도록 생태계 조성 가능

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