KITECH 생산기술 전문지

현재 열처리 뿌리기술업계의 당면문제는 고질적인 인력문제는 차치하고서라도 크게 3가지로 요약될 수 있다. 하나는 날로 증가하는 에너지 및 가스 비용에 대처하고 중장기적으로 탄소중립정책에 부응하는 것이고, 두 번째로는 숙련기술자를 비롯한 기능인력에 의존을 탈피하고자 하는 스마트 열처리기술 즉 디지털화를 추구하며, 마지막으로 최대시장인 자동차업계의 전기차 전환에 따른 물량감소에 대처해야 한다. 산업계서 이렇게 큰 문제들을 하루아침에 해결하는 것은 어렵기 때문에 문제해결을 위하여 산학연의 공동 노력이 필수적이다. 잘 알려진 바와 같이 내구성을 요하는 자동차 부품들은 표면경화 열처리를 통하여 표면은 경도가 높고 내부는 인성을 부여하는 방식으로 제조되는 경우가 대부분이다. 이러한 목적으로 사용되어온 가스침탄 열처리기술은 국내 자동차산업의 비약적인 발전에 커다란 역할을 수행해 왔다. 국내 적용 중인 가스침탄 열처리 시스템은 장입량 기준 대부분 1000kg급이며 저렴한 생산원가로 인하여 변속기 부품 등 다양한 부품에 가장 많이 적용되고 있다. 그러나 가스침탄 열처리의 속성상 장비는 항상 가동 중인 상태로 되어야 하며, 또한 평형분위기 유지문제로 항상 침탄성 가스를 로 내에 투입하므로 에너지 및 가스 소모량이 많게 된다. 또 한 시스템의 내구성 문제로 인하여 처리온도는 930℃ 이하로 제한을 받기 때문에 결국 침탄 속도가 제한되어 처리시간이 길어지고, 이 때문에 에너지 소모가 많아지게 된다. 과거 에너지 및 가스비용이 저렴한 시기에는 큰 문제가 되지 않았으나 최근 들어 급등하는 에너지비용으로 인하여 국내 열처리업계는 강한 가격인상 압박을 받게 되었다. 결국 침탄속도를 대폭 증가시키고 에너지 소비를 줄이기 위해서는 침탄 가능 온도를 930℃ 이상으로 하고, 로 내 분위기를 비평형으로 하여 제품 표면에 탄소공급량 즉 탄소플럭스를 크게 하며, 비 작업시 즉 주말 등에는 언제든지 장비를 끄고 켤 수 있도록 해야 한다. 이에 부응하는 기술이 바로 진공침탄 기술이다. 여기에서는 진공침탄기술의 원리 이해를 돕고, 유럽 등지의 그간 진공침탄기술의 발전과정과 국내 진공침탄기술의 적용과 개발동향 등을 서술하고자 한다.