일본 의존 '전기차 베어링' 핵심 소재 국산화 길 열었다

재료연, 질화규소 베어링 볼 제조기술 국산화

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 일본에서 모두 수입하던 전기자동차용 베어링 부품의 핵심 소재를 국산화했다.

한국재료연구원은 고재웅 엔지니어링세라믹연구실 박사 연구팀이 전기차 구동 모듈용 질화규소 베어링 볼 제조기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

전기차 구동 모듈용 질화규소 베어링 볼 모식도.(자료=한국재료연구원)

질화규소 베어링 볼은 전기차의 높은 출력 인가와 고속 회전 구동 환경하에서 전기 침식에 의한 고장을 방지하는 소재이다.

전기차 구동 모듈 내 고속 회전하는 하이브리드 베어링, 높은 하중이 걸리는 풍력발전기용 베어링, 반도체 공정 펌프용 초고속 베어링, 우주·항공용 베어링 등 극한의 작동 환경이 요구되는 분야에 주로 쓴다.

지난 2019년 일본의 화이트리스트 배제를 시작으로 작년 글로벌 공급망 재편 대응에서 정부가 고려할 정도로 중요한 소재이다. 하지만 그동안 일본에서 수입할 수 밖에 없었다.

재료연 연구팀은 질화규소 원료 분말부터 소재, 베어링 볼 부품에 이르기까지 국내 수요 대응이 가능하도록 기술을 개발해왔다. 해당 기술을 외부 공인 평가기관과 수요기업을 통해 시험한 결과, 세계 1위 질화규소 베어링 볼 기업인 T사에 근접한 수준의 기계적 물성과 기대 수명 값을 구현했다.

T사의 상용 볼과 연구팀의 제조 볼을 같은 조건에서 평가한 결과, 하중에 견디는 성능지표인 압쇄강도는 103~105%로 비교 우위의 값을 보였고, 오랜 시간 고속 회전을 견디는 성능지표인 구름피로수명은 비슷한 수준의 값을 얻었다.

한편, 질화규소 베어링 볼 기술이 적용된 하이브리드 베어링 분야의 세계 시장 규모는 지난해 기준 약 1조원이며, 전기차 시장의 성장세으로 2026년 이후에는 1조 3000억원 이상으로 늘어날 것으로 전망된다.

연구팀은 국내 중견 강소기업에 기술을 이전하고, 양산화 지원을 통해 국내에 질화규소 베어링 볼과 하이브리드 베어링 공급망을 확보해날 계획이다.

고재웅 재료연 책임연구원은 “기업 기술이전을 통해 국내 질화규소 베어링 볼 수요를 충족시킬 수 있는 자체 공급망 확보 교두보를 마련했다”며 “국산화로 수입대체 효과와 해외 수출도 기대할 수 있을 것”이라고 했다.

고재웅 한국재료연구원 박사.(사진=한국재료연구원)

강민구 (science1@edaily.co.kr)