생기원-엔에이티엠, 99.995% 순도 몰리브덴
정련 기술·장비 공동개발하고 공장 실증 진행 중
우즈벡 원료 국내서 정련, 對日 의존도 ▽ 기대


몰리브덴은 내식성, 내열성, 전극성, 안정성이 우수해 반도체, 디스플레이 기판 등에 유용한, 국내 전방산업의 필수소재 중 하나다. 그러나 매장량이 극히 적은 희소금속이라, 보유국의 자원 무기화 정책으로 수급이 원활하지 않은 상황이다.

한국생산기술연구원은 24일, 몰리브덴의 해외 공급처를 확보하고, 국내 중소기업인 엔에이티엠과 99.995% 고순도 정련 기술 및 장비를 개발했다고 밝혔다.

몰리브덴은 국내에 원료를 들여와도 순도를 높이는 정련 기술과 장비가 부족해 바로 활용하기 어려웠다. 거기가 초고순도 몰리브덴은 매년 7,000억 원 규모로 전량 수입 중인데, 그중 60~70%를 일본에서 들여와 수급 안정성 문제가 컸다.

생기원 한국희소금속산업기술센터는 지난 2019년 6월, 희소금속 자원 부국 우즈베키스탄과 공급 계약을 체결하고 몰리브덴 원료 공급망을 구축했다. 우즈벡 키르치크 지역에 ‘한-우즈벡 희소금속센터’를 설립해 소재 공동개발의 거점을 마련하는 동시에, 우즈벡으로부터 몰리브덴의 안정적 공급을 지원받는 방안이었다.

우즈벡 몰리브덴은 구리 제련 공정 부산물로, 중간 단계 순도라 국내 전방산업에 투입하려면 이를 99.99% 이상으로 끌어 올려야 했다. 이에, 생기원 한국희소금속산업기술센터 박경태 박사팀은 희소금속 소재 기업, ㈜엔에이티엠과 ‘고융점 몰리브덴 정련 기술·장비’ 국산화에 나서 99.995% 몰리브덴 구현에 성공했다.

연구팀은 해외 유력 기업의 몰리브덴 초고순도 정련 과정에서 강염, 강산 등 촉매가 필요 없는 ‘초고온 전자빔’을 사용한다는 것에서 아이디어를 얻었다.

진공 챔버 안에서 전자빔을 쏘면 내부가 약 6,000℃로 상승하고, 내부 물질의 기체화가 빨라지는 원리를 적용한 것이다. 즉, 전자빔 조사 과정에서 몰리브덴의 녹는점인 2,600℃보다 기화점이 낮은 불순물들이 기체가 되어 날아가고, 99.995% 초고순도의 액체 몰리브덴만 남아 잉곳(Ingot) 형태로 성형되는 공정이다.

현재 연구실 규모의 연구는 성공한 상태며, 엔에이티엠의 장비 제작 노하우를 더해 12cm × 1m 크기 잉곳 제작이 가능한 시험 공장 실증 테스트를 진행하고 있다. 연구팀은 수많은 공정변수를 수정·조율해 양산을 위한 최적화 단계로 진입했으며, 향후 1년 내 시제품 제작까지 가능할 것으로 내다봤다.