항공우주 Ti·Al 부품 절삭가공 시 재사용 가능한 덩어리 잔재(솔리드)와 절삭칩(터닝)의 발생 비율 문의

Question

안녕하세요! 항공우주 가공 잔재의 재사용을 주제로 대회를 준비하고 있는 공과대학 학생입니다! 다름이 아니라 현장지식에 한계가 있어 여쭤보고자 합니다🥹

전문가분들 께서 도움을 주실 수 있다면 너무 감사드릴 것 같습니다ㅜㅜ!

1. Ti 합금(Ti-6Al-4V 등)과 Al 합금(7075, 6061 등) 부품 가공에서, 전체 스크랩 무게 중 덩어리 잔재(솔리드)와 절삭칩(터닝)의 비율이 보통 어느 정도인가요? 대략적인 범위라도 괜찮습니다!

2. 그중 다른 부품이나 치구 제작에 다시 쓸 수 있을 만한 크기(예: 가로·세로 50mm, 두께 10mm 이상)의 덩어리는 어느 정도인가요?

3. 이 비율이 크게 달라지는 조건이 있나요? 예를 들어 판재에서 깎는 경우와 단조품을 가공하는 경우, 대형 구조 부품과 소형 부품, 소량 다품종 업체와 양산 업체의 차이 같은 것입니다.

4. 현장에서 덩어리 잔재를 재고(드롭)로 보관했다가 다시 쓰는 관행이 있다면, 실제 재사용 비율은 어느 정도인가요? 우선 대부분 용해 처리로 보내버리는 것으로 알고 있으며 이에따라 로트번호도 끊기는 것으로 앎니다!

5. 혹 이 수치를 확인할 수 있는 공개 자료(논문, 업계 보고서, 스크랩 거래 통계 등)를 아신다면 알려주시면 감사하겠습니다!!

정확한 수치가 어렵다면 “회사 규모나 부품 종류에 따라 대략 몇 % ~ 몇 %” 수준의 경험치도 큰 도움이 될 것 같습니다..!!

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

공개 통계가 거의 없어 업계에서 흔히 오가는 범위로 보면, 항공 부품은 구매 소재 대비 완성품 무게 비(Buy-to-Fly)가 Ti 단조품 기준 약 9:1, 두꺼운 판재에서 포켓을 파내는 Al 구조물은 10~20:1까지 가요. 스크랩 무게 중 칩이 70~90%, 덩어리가 10~30% 정도이고, 50×50×10mm 이상 덩어리는 전체 스크랩의 5~15% 수준이에요.

비율은 소재 형태에 따라 가장 크게 바뀌어요. 근사 형상 단조품은 덩어리가 단조 업체에서 플래시로 빠져 가공 현장에서는 칩이 90%를 넘고, 판재에 여러 부품을 배치해 깎으면 남는 뼈대와 가장자리로 덩어리가 30~40%까지 올라가요. 양산 업체는 소재를 부품에 맞춰 사서 덩어리가 적고, 소량 다품종 업체는 규격 판재를 잘라 써서 드롭이 많아요.

재사용은 제한적이에요. 밀시트와 히트 번호 추적이 필수라 마킹이 남은 드롭만 같은 규격 부품에 쓰고, 나머지는 치구나 시험편 정도로 돌려요. 업체마다 다르지만 덩어리 중 실제로 다시 쓰이는 몫은 10~20% 안팎으로 보는 경우가 많고, 대부분은 합금별로 분리해 Ti는 VAR·EB 용해 원료나 페로티타늄으로, Al은 재용해로 보내요. Ti 덩어리는 파운드당 3.9~5달러, 칩은 1.5~2달러 정도로 값 차이도 커요.

자료는 Metals 저널의 FAST-forge 티타늄 칩 재활용 논문, USGS 광물연보 티타늄 편 스크랩 통계, Quest Metals의 Ti 솔리드·터닝 자료부터 보시면 좋아요 :)

Answer 2

안녕하세요.

항공우주 가공에서는 소재 제거량이 많아서 절삭칩 비중이 상당히 높고, 특히 티타늄 부품은 칩 형태의 스크랩이 많이 발생하는 편이에요.

다만 솔리드와 절삭칩의 비율은 판재나 단조품 여부와 부품 형상, 가공 방식에 따라 크게 달라져서 일률적인 수치 제시가 힘들어요. 50mm 이상의 덩어리 잔재는 소재 등급과 로트가 확인되면 치구나 다른 부품 제작에 활용할 수 있지만, 절삭칩은 오염과 혼합 문제로 재사용도 까다롭죠.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

항공우주 Ti 합금은 구매소재 대비 완성품의 무게 비를 나타내는 but-to-fly 비율이 8:1~10:1 이상인 사례들도 많기 때문에 원소재의 80프로 이상이 가공 과정에서 스크랩 되기도 합니다. 다만 이 스크랩 중 절삽칩과 재사용 가능한 솔리드 잔재가 각각 몇 %인지는 부품 형상과 소재 배치에 따라 크게 달라져 공통된 업계 평균을 찾기는 어렵습니다.

판재에서 부품을 잘라 만드는 경우에는 드롭이 비교적 많이 남을 수 있겠지만, 형상에 가까운 단조품을 사용하거나 복잡한 부품을 깊게 깎으면 대부분이 칩으로 발생하게 됩니다.

말씀하신 50X50X10 mm 이상의 잔재라도 항공용으로 다시 쓰려면 재질 성적서와 Heat/Lot 추적성이 유지되어야 하고, 그렇지 않으면 치구나 비항공용으로 사용하거나 재용해하는 경우가 현실적입니다.

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

항공우주용 Ti 및 Al 합금 부품 가공 시 전체 스크랩 중 절삭칩이 보통 70~90% 이상을 차지하며 대형 구조물이나 단조품일수록 칩 발생 비율이 급증합니다. 치구 제작 등에 재사용 가능한 50×50×10mm 이상의 덩어리 잔재는 주로 판재 가공 시 발생하며 전체 스크랩의 약 10~30% 수준에 머무릅니다. 이 비율은 단조품 및 블록 사용 여부 소량 다품종과 양산 체제에 따라 크게 달라지며 대형 양산 업체일수록 공정 최적화로 칩 비중이 더욱 높아집니다. 현장에서는 로트 번호 단절 품질 이력 관리의 어려움 보관 공간 한계 등으로 인해 유효 잔재의 상당수가 용해 처리용 스크랩으로 처분되어 실제 재사용률은 5% 미만에 그칩니다. 관련 수치는 단일 학술 논문보다는 한국금속재활협회 자료 항공우주 공급망 및 스크랩 거래 통계 보고서 등에서 참고하실 수 있습니다