신형 SM7에 세계 최초 적용 마그네슘 판재 뭐길래?

가볍고 단단하며 기계가공성 높아 기존 철강소재 경량화에 제격

포스코 옥계 마그네슘 제련공장 가동으로 수입소재 국산화 '경제성 확보'

마그네슘 판재의 다양한 적용 사례.ⓒ포스코

르노삼성자동차가 세계 최초로 마그네슘 판재 차체 부품을 양산차에 적용한다고 밝혀 관심을 모으고 있다.

그동안 주로 IT·모바일 부품이나 의료기기 등에 주로 사용돼 왔고, 자동차 분야에서는 스티어링 휠이나 헤드램프 등에 소량 사용돼 왔던 마그네슘이 규모가 큰 판재 차체 부품으로 사용되며 수요 확대에 중요한 계기가 될 것으로 예상된다.

30일 철강업계에 따르면, 마그네슘은 가벼우면서도 단단한 특성을 지녀 기존 철강 소재가 사용되던 분야에 경량화가 필요할 경우 대체 소재로 활용도가 크다.

마그네슘 소재는 실용금속 중 가장 경량으로, 기존 경량화 소재로 많이 쓰이는 알루미늄에 비해서도 무게가 3분의 2밖에 되지 않는다.

실제 이번에 포스코가 르노삼성에 공급하게 된 마그네슘 판재 차체 부품은 3.6kg이던 기존 철강 부품에서 2.2kg을 줄인 1.4kg의 부품으로, 무려 61%의 경량화를 달성하게 됐다.

진동 감쇠능력, 열전도성, 비강도 등이 높고, 기계가공성이 좋다는 점도 마그네슘의 장점이다.

이처럼 다양한 장점에도 불구, 수요 분야가 한정됐던 이유는 철강 대비 가격이 비싼데다, 소재를 전량 수입에 의존해야 하기 때문이었다.

하지만, 포스코가 국내에 마그네슘 원광석인 돌로마이트가 풍부하게 매장돼 있다는 점에 착안, 마그네슘 제련공장 건설에 착수하면서 규모의 경제를 확보할 수 있게 됐다.

포스코는 돌로마이트가 광산 인근인 강원도 강릉시 옥계면에 지난 2011년 마그네슘 제련공장을 착공해 2012년 말부터 양산을 진행하고 있으며, 르노삼성과의 마그네슘 판재 공동 개발도 이 제련공장에서 생산되는 제품의 판로 개척 차원에서 진행됐다.

르노삼성자동차와 포스코는 2012년 1월부터 2014년 8월까지 약1년 7개월에 걸쳐 20억원 연구비를 공동 투자, 세계최초로 차량 차체에 마그네슘 판재를 적용했다.

르노삼성자동차는 오는 9월 선보일 SM7 부분변경 모델의 VIP뒷좌석 시트와 트렁크의 경계부분에 이번 마그네슘 판재를 최초 적용할 예정이다.

르노삼성자동차와 포스코가 공동 개발한 양산차용 마그네슘 판재. SM7 뒷좌석 시트와 트렁크의 경계부분에 사용된다.ⓒ르노삼성자동차

기존과 동일한 강성을 유지하면서도 무게를 줄일 수 있다는 것은 자동차 시장 최대 이슈 중 하나인 연비 향상에 큰 도움이 된다는 것을 의미한다. 그만큼 다른 자동차 업체에서도 큰 관심을 기울일 만한 사안이다.

마그네슘이 철강을 비롯한 기존 소재를 대체할 수 있는 분야는 자동차 외에도 다양하다. 그동안 마그네슘의 주 수요처는 IT·모바일 분야였다. 가볍고 튼튼하며 열과 화재에 강해 최근 몇 년간 시장이 급성장한 스마트폰, 태블릿 기기를 중심으로 수요가 크게 확대돼 왔다.

일반인들에게는 잘 알려져 있지 않지만, 음향기기에도 마그네슘 소재가 많이 사용된다. 바로 스피커 진동판이다.

전기적 신호를 받아들여 대기중의 공기를 진동시키는 핵심 부품인 진동판으로는 그동안 종이나 PP(폴리프로필렌), 알루미늄, 티타늄 등이 많이 사용돼 왔으나, 종이와 PP의 경우 진동감쇠능력이 좋은 대신 비강성(specific stiffness)이 떨어지는 반면, 알루미늄과 티타늄은 비강성이 좋은 대신 진동 감쇠능력이 떨어지고 비중이 높다는 게 단점이다.

마그네슘은 이같은 기존 소재들의 단점을 해소할 수 있는 진동판 소재다. 비강성이 커서 음속이 빠르고 저음에서 고음까지 전 음역 재생이 가능하며, 내부손실이 커서 불필요한 진동이 없기 때문에 불쾌한 공진음을 억제해 원음을 그대로 구현해내는 데 유리하다. 또, 밀도가 작아 음의 반응성이 빠르며, 미세한 소리 구현이 가능하다는 점도 장점이다.

마그네슘은 주방기기용 소재로서의 장점도 많다. 마그네슘 자체가 필수 미네랄로 인체에 유익한데다, 타소재 대비 열확산 속도가 빨라 조리시간이 단축되며, 세라믹코팅에서 나오는 원적외선이 음식을 고루 익게 해 맛을 좋게 해준다.

건자재 분야에서도 마그네슘은 각광받는 소재다. 마그네슘 판재의 뛰어난 열전도성은 온돌패널의 에너지 효율을 높여 난방비를 절감할 수 있으며, 충격흡수성도 우수해 층간소음을 줄여준다.

그밖에 고급 자전거나 테니스 라켓 등 스포츠 레저용품, 무릎보조기 등 의료기기용, 해수배터리 등 군수용으로도 마그네슘이 널리 사용되고 있다.