자원선순환 기술 : '타이타늄(Titanium) 리사이클링'

안녕하세요. 주식회사 동아특수금속입니다. 앞서 글에서와 같이 희소금속 중 타이타늄, 니켈계 슈퍼알로이는 생산 시 엄청난 양의 탄소를 배출하고 있습니다. 그러다 보니 미국, 일본 등지에는 당사와 같이 리사이클링을 하는 기업들이 많습니다. 하지만, 국내에서는 동아특수금속을 제외하고는 재활용되지 못하고 해외로 전량 수출되고 있습니다.

 

반드시 누군가는 탈탄소를 위해 이러한 업무를 해야 되기에 동아특수금속은 타이타늄, 니켈, 지르코늄, 이리듐, 팔라듐, 나이오븀(니오븀) 등의 희소금속 소재 리사이클링 기술을 개발하고 있는 것입니다.​

 

타이타늄(Titanium) 스크랩(Scrap)

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타이타늄은 구조용 금속 중 알루미늄, 철, 마그네슘에 이어서 네 번째로 풍부한 금속이지만, 금속으로의 제련이 어려워 희소금속으로 분류되고 있으며, 특히 타이타늄의 제련 공정은 에너지 다소비형 공정으로 타이타늄 스크랩으로 잉곳(Ingot)을 제조하면 에너지 소비량과 CO2 발생량을 약 95%까지 절감할 수 있습니다.

​그러나 스크랩 중의 철분과 산소 등의 불순물을 제거하기가 어려워 리사이클링 되는 양은 한정되어 있는데, 일반적으로 고품위 타이타늄 스크랩은 타이타늄 스펀지의 재용해 공정에 투입하여 희석하고, 저품위 스크랩은 페로-타이타늄 제조용 원료로 사용되고 있습니다. 

​현재 타이타늄은 철강, 의료, 항공 및 우주 분야 등 다양한 분야에서 사용하는 중요 금속 중의 하나로써, 그 수요가 지속해서 증가할 것으로 예상하는 소재입니다. 또한 높은 비강도, 고온 적응력, 내부식성 및 생체 적합성이 높은 금속으로 평가되고 있으며 타이타늄(Ti) 의 연간 전 세계 생산량은 약 23만 톤 수준이지만 철강, 알루미늄 등과 함께 구조용 금속으로 활용되고 있습니다.

​일반적으로 금속성 타이타늄은 고급 루타일 광석(TiO2) 의 염화 처리를 통해 스펀지 Ti 를 만드는 일명 크롤(Kroll) 법이라고 하는 매우 복잡한 과정을 거쳐 생산됩니다. 크롤 공법에 따라 만들어진 스펀지 Ti 중에는 300~1000 ppm 정도의 산소를 함유하고 있습니다.

​이 산소는 이후의 용해, 주조, 가공 공정을 거치면서 증가하며, Kroll 공법의 반응 용기인 저탄소강과 반응하여 생산되는 스펀지 일부분은 Fe 가 높은 off-grade 스펀지가 생성됩니다. off-grade 스펀지 Ti 는 제강 공정에서 첨가용 원소 또는 탈산제로 사용되고 있으며, 항공기의 경우 가공 공정에서 원소재의 대부분이 스크랩으로 발생하고 있습니다.

​특히 타이타늄의 기계적 가공 중 발생하는 열화현상(Deterioration)으로 인해 스크랩 내 산소함량이 크게 증가하게 되며, 산소함량은 타이타늄의 물성에 가장 큰 영향을 끼치게 됩니다. 타이타늄 스크랩은 스펀지 제조공정, 잉곳 및 가공용 소재 제조 공정, 제품 제조 공정 및 제품 생산 공정 등에서 다량으로 발생하고 있습니다.

​하지만 이러한 타이타늄은 우수한 특성을 가졌음에도 불구하고 제조 비용이 많이 드는 게 특징입니다. 또한 고융점, 고반응성, 난가공성 등의 단점이 있어서 타이타늄 및 타이타늄 합금 스크랩의 리사이클링 기술 개발에 당사는 큰 노력을 기울이고 있습니다. 

​앞으로 우리가 해야 할 일은 리사이클링 된 소재를 사용하여 일명 '녹색철강' 이라 불리는 목표를 달성해야 됩니다. 단순히 전기로 사용만이 녹색철강이 아닌, 소재부터 시작되는 녹색철강이 필요하다고 생각듭니다. 

 

타이타늄 스펀지(Titanium Sponge)

 

이미 미국, 일본 등지에서는 리사이클링 된 철 소재를 7:3 비율로 사용하고 있습니다. 우리도 그러한 과정에서 충분히 재활용될 수 있는 금속 소재를 사용해야만 된다고 생각하는 것은 이제 당사에서만 관심을 가지는 것이 아닌 여러 기업들이 함께 나서주셔야 합니다. 

​동아특수금속은 현재 다양한 철강용 합금 소재를 리사이클링해 국내외 기업들에 지속적으로 공급하고 있으며 희소금속 리사이클링에 앞장서고 있습니다. 앞으로 재활용 소재에 대한 인식이 더욱 기대됨을 느끼며, 많은 제강사들의 관심과 격려 부탁드립니다.

​대한민국의 희소금속 리사이클링이 원활하게 될 수 있도록 도움과 지원을 기다리겠습니다. 만약, 관련된 소재를 리사이클링 하고 싶으신 기업이 있으시다면 언제든 아래 연락처로 연락주시면 친절히 상담 드리겠습니다. 감사합니다.​

 

동아특수금속 소개

동아특수금속은 국내 최초로 타이타늄을 리싸이클링하여 국내외 제강사 및 기업들에 리싸이클링된 제강용 원료를 공급하고 있으며 주로 희소금속 위주의 금속들을 리싸이클링하고 있습니다. 국내에는 아직 희소금속 리싸이클링과 관련된 산업이 발달하지 않아 산업 수준은 해외 선진국들에 비해 미비하지만 꾸준한 연구개발을 통해 다양한 장비를 도입하는 등 국내 희소금속 소재 국산화에 최선을 다하고 있는 회사입니다. 회사와 관련하여 합금을 위한 타이타늄(티타늄) 스펀지 대체품 구입이나, 니켈, 지르코늄, TiAl봉재, Zr봉재, 인코넬625봉재, 인코넬718봉재 등 다양한 희소금속에 대한 논의를 하고자 하신다면 다음 아래의 연락처로 연락주시기 바랍니다.

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주식회사 동아특수금속에서는 대한민국의 소재 국산화를 위해 연구 및 합금용 티타늄(타이타늄) 스펀지 대체품을 스마트스토어에서 판매하고 있습니다. 많은 분들의 관심과 지원 부탁드립니다.

감사합니다.

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