지난 3월 KBS는 ‘미래기획 2030’을 통해 철이 가진 진정한 가치를 밝히고 철이 가져올 신사업과 미래 비전을 살펴보는 <철의 미래>편을 2회에 걸쳐 방송했다. 방송에서는 4천년 넘게 이어져 온 철의 시대가 철을 대체하는 소재 개발로 위협받고 있는 상황에서도, 각종 첨단 산업 부문에서 절대 가치를 갖는 철을 새롭게 조명하고 있다. 특히 양보할 수 없는 철의 고유 영역을 포스코의 여러 프리미엄 강재를 사례로 설명해 이해를 도왔다. 철의 미래로 언급된 포스코 기가스틸, 포스맥, 고망간강을 포스코 뉴스룸에서 정리해 봤다.
┃가볍고, 단단하고, 성형이 자유로운 포스코 기가스틸
기가스틸은 강도가 높으면서도 가벼운 자동차 신소재들과의 경쟁 때문에 탄생했다. 그리고 더 가볍고, 더 단단한 차를 만들기 위한 세계 자동차 업계의 보이지 않는 소재 전쟁의 중심에는 포스코 기가스틸이 있다. 포스코는 작년 4월 세계 최초의 기가스틸 전용 공장을 준공하고 연간 50만 톤의 기가스틸을 생산하고 있다.
기가스틸은 제곱밀리미터 면적 당 100킬로그램의 하중을 견딜 수 있는 초고강도 강판이다. 기가스틸과 특수 열처리를 통해 강도를 높인 알루미늄의 강도를 비교한 실험을 보면, 기가스틸이 3배 이상 강하다. 즉 같은 무게를 기준으로 할 때, 기가스틸을 사용하면 더 가벼운 차체를 만들 수 있다는 얘기다. 하지만 철 특성상 강도가 높으면 단단해져 가공이 어렵다. 하지만 많은 연구 끝에 철의 기본 특성마저도 극복한, 단단하면서도 잘 구부러지는 철을 개발해냈다. 기가스틸에 엄청나게 강한 힘을 가하면 깨지는 것이 아니라 구부러지는 현상을 볼 수 있는데, 엄청난 충격에도 기가스틸을 적용한 차체에는 심각한 파괴가 발생하지 않는 이유가 여기에 있다.
“고강도강은 경쟁이 굉장히 치열해져 있습니다.
하지만 1기가 이상의 강도를 가지는 초고강도강 제품을 만들 수 있는 곳은 세계에서 몇 안 됩니다.
특히 강도가 높으면서 성형도 잘 되는 기가스틸은 포스코가 세계 최상위에 있다고 할 수 있습니다.”
(포스코글로벌R&D센터, 박종연 전문연구원)
[포스코 뉴스룸 - KBS 미래기획 2030] 철의 미래 모습, 초고강도 포스코 기가스틸
자막 : 포스코 광양제철소
내레이션:신 차에 사용되었다는 기가스틸이란, 어떤 철일까요?
자막/화면해설 : 기가스틸 전용 생산공장
내레이션:이 곳은 작년 4월 포스코가 준공한 세계 최초의 기가스틸 전용 공장입니다.
쉬지않고 돌아가는 육중한 롤러 사이에서 강판들이 끊임없이 뽑아져 나옵니다.
마치 종이처럼 얇게 늘어져 있는 이 강판이 기가 스틸입니다.
자막 : 기가스틸
내레이션 : 이 공장에선, 연간 50만톤의 기가스틸이 생산되고 있습니다.
자막 : 김교성 전무 - 포스코 광양제철소 기가스틸상용화추진반
내레이션/자막 : 자동차가 앞으로 기가스틸의 적용량이 점점 늘어날 건데 그런 부분에 있어서 우리가 미리 경쟁력을 갖추지 않으면 자동차용 강판 경쟁에서 뒤처질 수 밖에 없겠다는 절박한 심정도 있고요.
내레이션 : 기가스틸은 제곱밀리미터당 100킬로그램의 하중을견딜 수 있는 초고강도 강판입니다.
자막 : 기가스틸(Giga steel) - 제곱밀리미터 면적당 100kg의 하중을 견디는 980MPa 이상의 초고강도 강판
내레이션 : 10원짜리 동전크기가 10톤의 하중을 버틸 수 있고 중형차 1500대를 손바닥만한 기가스틸에 올려놓아도 거뜬합니다.
화면해설 : 1cm x 1cm의 기가스틸위에 10톤의 선박을 버티는 이미지와 15cm x 10cm의 기가스틸위에 중형차 1500대를 올려놓는 이미지가 나타남.
내레이션 : 기가스틸과 특수 열처리를 통해 강도를 높인 알루미늄.
두가지 소재의 강도를 비교해봤습니다.
2밀리미터의 알루미늄을 3센티미터 간격으로 3장 놓고 총알을 발사했더니, 모두 관통됐습니다.
화면해설 : 알루미늄을 뚫고 가는 총알
내레이션 : 반면, 같은 조건으로 실행한 기가스틸의 경우, 총알이 첫번째 장을 뚫지 못하고 막혔습니다.
화면해설 : 첫번째 기가스틸을 뚫지 못하고 튕겨나가는 총알, 그리고 실험결과를 확인하는 연구원
내레이션 : 기가스틸이 알루미늄과 같은 굵기라면 강도는 훨씬 강하다는 의미입니다.
화면해설 : 기가스틸과 알루미늄의 비교실험 영상
자막 : 김교성 전무 - 포스코 광양제철소 기가스틸상용화추진반
내레이션/자막 : 기가스틸이 갖는 의미가 알루미늄에 비해 철강 재료가 3배 정도 무겁거든요.
그런데 강도가 3배 정도 되면 전체 부품의 무게로는 같은 무게로 만들 수 있다는 의미입니다.
내레이션 : 기가스틸은 강도가 높으면서도 가벼운 자동차 신소재들과의 경쟁때문에 탄생했습니다.
2017년 세계 철 생산량은 약 17억톤
이 중 7억 3천만톤이 공급과잉 상태입니다.
이런 상황에서 만약 철강이 자동차 산업에서 신소재들에게 자리를 뺏긴다면, 철강산업은 존폐의 기로에 서게 될 것입니다.
그래서 세계 철강업계에서는 보다 단단하고 가벼운 철강을 만들려는 노력이 계속되고 있습니다.
자막 : 포스코 글로벌 R&D 센터
내레이션 : 보통 철은 강도가 높으면 단단해지기 때문에 가공하기가 어렵습니다.
하지만, 많은 연구끝에 단단하면서도 잘 구부러지는 철을 개발해냈죠.
철의 기본 특성마저도 극복해 낸 겁니다.
성형이 자유로운 기가 스틸은 자동차 업계에서 좋은 반응을 얻고 있습니다.
화면해설 : 기가스틸을 성형하는 현장
자막 : 박종연 전문연구원 - 포스코 글로벌 R&D 센터
내레이션/자막 : 고강도강은 현재 경쟁이 굉장히 치열해져 있습니다. 그런데 초고강도강, 그중에서도 기가스틸 1기가 이상의 강도를 가지는 제품을 만들 수 있는 곳이 세계적으로 몇 안됩니다.
강도도 높으면서 성형도 잘 되는 강재 제품에서는 (저희 제품이) 세계 최상위에 있습니다.
내레이션 : 차량 뼈대에 주로 사용되 안전성을 높이는 기가 스틸
기가스틸이 충돌에 얼마나 잘 견뎌낼지 실험해 봤습니다.
자막 : 기가스틸 충돌실험
내레이션 : 기가스틸의 엄청나게 강하게 힘을 주었을 때에도 철이 깨지는 것이 아니라 구부러지는 것을 볼 수 있습니다.
자막 : 임지호 수석연구원 - 포스코 글로벌 R&D 센터
내레이션/자막 : 기가스틸에서 위험성을 가지고 있던 것이 파괴에 대한 문제인데요. 이렇게 변형을 많이 하면서도 기가스틸에서는 심각한 파괴가 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었습니다.
내레이션 : 누가 먼저 가벼우면서도 단단한 그리고 성형이 잘 되는 철을 만드느냐 여기에 미래 철강업계의 승패가 달려있습니다.
┃신재생에너지산업이 주목한 녹슬지 않는 철, 포스맥
녹슬지 않는 철이라 불리는 포스맥은 포스코가 독자 개발한 철로, 최소 10년에서 길게는 50년까지 부식이 되지 않아, 미래형 산업분야나 건축소재로 각광받고 있다. 포스코는 장기간 노출에도 오랫동안 안정적으로 사용할 수 있는 철을 만들기 위해 아연, 마그네슘, 알루미늄 3가지 원소를 합금해 표면에 시몬클라이트라는 부식생성물 층을 만들어 내식성을 높인 포스맥을 개발했다. 포스맥은 일반 아연 도금 강판 대비 5배에서 10배 강한 내식성을 갖는다.
포스맥이 특히 환영받는 분야는 신재생에너지 설비다. 한번 만들어지면 오랜 시간 외부 환경에 노출되는 태양광 발전시설에 녹슬지 않는 철보다 더 적합한 소재는 없다. 포스맥은 세계 신재생에너지산업 시장이 커지고 녹슬지 않는 철에 대한 수요가 늘면서 매년 100%씩 성장하고 있다.
“저희는 품질이 좋고 부가가치가 높은 제품을 찾고 있었습니다.
그러던 차에 포스코의 포스맥이라는 제품을 알게 되었죠.
포스맥은 부식에 강한 특성 때문에 스페인뿐만 아니라 유럽의 많은 고객을 만족시킬 수 있는 제품입니다.”
(스페인 철강구조물 제조사 플라페사, 오스카 디아즈 구매부 매니저)
자막 : 철의미래 2부 신산업의 심장
포스코 포항 제철소(FUTURE PLAN)
나레이션 : 급격히 커지고 있는 신재생 에너지산업에서 철이 새롭게 주목받고 있습니다.
스페인 철강 구조물 회사의 바이어가 포스코의 생산라인을 찾았습니다.
화면해설 : 바이어에게 생산라인을 소개하는 직원들의 모습
나레이션 : 녹슬지 않는 철을 구매하기 위해서라고 합니다.
벌써 3년째 계속되는 일입니다. 유럽까지의 배송비용이 만만치 않음에도 한국에서 철을 수입하는 이유가 있습니다.
자막 : 오스카 디아즈(구매부 매니저) - 스페인 플라페사
저희는 품질이 좋고, 부가가치가 높은 제품을 찾고 있었습니다.
그러던 차에 포스맥이란 제품을 알게 되었죠.
포스맥은 부식에 강한 특성 때문에 스페인뿐만 아니라 유럽의 많은 고객을
만족시킬 수 있는 제품이었습니다.
나레이션 : 녹슬지 않는 철이라 불리는 포스맥. 포스코가 독자 개발한 철로, 최소 10년에서 길게는 50년까지 부식되지 않는다고 합니다.
자막 : 포스맥(PosMAc) - 마그네슘, 아연, 알루미늄등이 첨가돼 일반 아연도금 강판보다 부식에 대한 저항력이 강한 철
나레이션 : 포스맥은 미래형 산업, 건축소재로 각광받고 있습니다.
화면해설 : 포스맥 부식 실험현장을 보여주는 직원
나레이션 : 포스맥은 부식에 있어, 일반철에 비해 얼마나 강할까요? 실험을 해봤습니다.
화면해설 : 부식 실험한 철과 포스맥을 꺼내는 직원
나레이션 : 부식이 빨라지는 환경을 임의로 만든 후, 700시간동안 아연도금을 한 일반강과 포스맥의 부식정보를 지켜봤습니다.
화면해설 : 일반 아연도금 강판과 포스맥 강판의 비교
나레이션 : 일반 강에는 빨갛게 녹이 슨 반면, 포스맥은 녹이 슬지 않은 것을 확인할 수 있었습니다.
손일령 수석연구원/ 자막 : 빨간녹이 적청이 나왔다는 것은 이미 강판에 부식이 시작됏다는 겁니다. 더 진행되면 부식물이 완전히 강판 자체를 관통을 해버립니다. 그렇게 되면 강판 자체에 가지고 있는 힘이 약해져 구조물이 붕괴된다는지, 자동차 부품이 달리다가 파손된다든지 이런 일까지 일어날 수 있습니다.
나레이션 : 야외에 노출되있어도 오랫동안 안정적으로 사용할 수 있는 철을 만들기 위해 개발된 포스맥
손일령 수석 연구원 / 자막 : 포스맥에는 마그네슘(3%)하고 알루미늄(2.5%)을 첨가하게 되는데, 이렇게 알루미늄과 마그네슘이 첨가되는 경우에는 표면에 생선되는 부식 생성물이 훨씬 더 치밀하고 안정적인 산화물이 형성되어 표면을 보호해 줍니다.
자막 : Mg(마그네슘), Zn(아연), Al(알루미늄)
나레이션 : 포스맥의 비밀은 도금에 있습니다. 아연, 마그네슘, 알루미늄 3가지 원소를 합금해 내식성을 높였습니다.
시간이 지나면서 표면에 시몬클라이트라는 부식생산물층이 확산되 부식을 방지합니다.
자막 : 시몬클라이트(Simonkolleite) - 아연, 망간, 알루미늄이 철 표면에 반응해 생기는 부식 산화 물질
나레이션 : 이러한 과정으로, 포스맥은 일반 아연도금 강판에 비해 5배에서 10배강한 내식성을 가지죠
자막 : 태양광 패널
나레이션 : 포스맥은 태양광 발전설비시설에서 각광받고 있습니다.
자막 : 포스맥으로 제작된 태양광 구조물 지지대
나레이션 : 한번 만들어지면 오랜시간 외부환경에 노출되는 태양광 발전시설에 녹슬지 않는 철은 아주 적합한 소재입니다.
자막 : 세계 최대 규모의 태양광 발전소 - 미국 캘리포니아주 모하비 사막
나레이션 : 포스맥은 세계 신재생 에너지 산업에 시장이 커지고, 녹스지 않는 철에 대한 수요가 늘면서 판매량이 매년 100퍼센트씩 성장하고 있습니다.
자막 / 나레이션 : 손일령 수석연구원 - 포스코 기술연구원
(태양광 패널이)수명을 길게 50년, 100년 이렇게 유지된다면 신재생 에너지 설비 자체를 더 오래 가져간다는 것 자체가 지구 자원을 더 지키고 에너지를 더 절감할 수 있다고 생각됩니다.
나레이션 : 2009년부터 5년동안의 개발기간을 거쳐 탄생한 포스맥
새로운 개념의 철을 만들어 시장에 내놓았지만 판로개척이 쉽지만은 않았습니다.
하지만, 신재생 에너지산업의 성장과 함께 포스맥도 주목받기 시작했습니다.
자막 / 나레이션 : 오스카 디아즈 - 구매부 매니저(스페인 플라페사)
포스맥을 처음 봣을 때 사실 의문투성이였습니다. 전혀새로운 분야였거든요. 포스맥을 선택하면서 다른 세계적인 제품을 포기해야만 했어요. 하지만 4년이 지난 지금은 모든 게 확실해졌습니다.
나레이션 : 스페인 고객사와의 거래를 시작으로 포스맥은 세계시장으로 나아갔습니다.
현재 포스맥은 해외 태양광 시장에서 인정받고 있습니다.
자막 / 나레이션 : 장현승 대리 - 포스코 강건재 마케팅실
당시 특별한 판매처가 없었기 때문에 스페인 플라페사를 믿고 플라페사를 통해서 전 세계 중남미, 중동, 유럽 각지의 대형 태양광 발전 프로젝트에 포스맥을 공급하게 되었습니다.
┃신수요 창출로 철강산업의 새로운 돌파구가 된, 고망간강
최근 환경규제에 따라 세계적으로 친환경 연료를 사용하는 LNG선박이 늘어가는 추세다. 하지만 영하 165도라는 극저온의 LNG(액화천연가스)를 안전하게 운반하는 것이 관건이고, 고망간강이라는 새로운 철로 만든 LNG 저장탱크가 그 역할을 해 내고 있다.
철의 가장 큰 강점은 다른 소재와 결합함으로써 소재의 장점을 끌어올리는 데 있다. 바로 이런 철이 망간을 만나면 일반 철에 비해 인성이 10배 이상 늘어난다. 따라서 극저온 환경에 노출된 고망간강은 유리처럼 깨져버리는 것이 아니라 엿처럼 쭉 늘어나는 변형이 발생한다. 포스코는 2013년 철에 망간을 대량 함유해 세계 최초로 고망간간을 개발해 냈고, 공급과잉 시대를 맞은 철강산업에서 새로운 돌파구가 되고 있다.
“새로운 철강 수요를 개발은 전 세계 철강사의 공통 관심사입니다.
고망간강은 새로운 철강 수요를 창출하는 데 큰 역할을 해 줬고,
앞으로도 전 세계 철강산업에 기여하는 효과가 클 것으로 예상됩니다.”
(포스코 기술연구원 광양연구소, 김성규 수석연구원)
내레이션:진화하는 철은, 새로운 산업의 중심이 되고 있습니다.
자막/화면해설 : 항해 중인 "LNG(액화천연가스)추진선"
내레이션:LNG를 연료로 하는 추진선의 시운전이 있는 날, LNG는 친환경적이지만 석유보다 위험성이 높기에 긴장을 놓을 수 없습니다.
자막 : LNG선 정칠수 선장(FUTURE PLAN)
내레이션 : 액화된 천연가스로서 아주 위험한 걸 연료로 쓰기 때문에 저희들은 많이 긴장하고 있습니다.
화면해설 : 항해 중인 "LNG(액화천연가스)추진선"
내레이션 : 최근, 환경규제에 따라 세계적으로 친환경 연료를 사용하는 LNG선박이 늘어가는 추세
하지만 LNG의 문제는 온도가 낮아 보관이 어렵다는 겁니다.
화면해설 : LNG 추진선 기관실 내부.
내레이션/자막 : ［이현국 일신해운 고문］보시면, LNG가 영하 165℃에 LNG가 들어오고 있기 때문에 여기에 지금 승압을 시키는 과정에서도 이렇게 성에가 껴 있는 것을 볼 수 있습니다.
화면해설 : 이현국 고문이 손으로 기기에 낀 성에를 쓸어내린다.
내레이션/자막 : 여기도 이렇게 성에가 많이 끼어 있죠?
내레이션 : 영하 165℃라는 극저온의 LNG를 안전하게 운반하기 위해서, LNG 저장탱크를 고망간강이라는 새로운 철로 만들었습니다. 고망간강은 철에 망간이 함유된 합금철입니다. 극저온에서 견딜 수 있는 소재죠.
자막 : 고망간강으로 제작된 LNG추진선 연료탱크
화면해설 : 항해 중인 "LNG(액화천연가스)추진선" 갑판 위에서 기술자들이 포스코 LNG 연료탱크를 보며 회의 중인 모습.
내레이션 : 이 해운회사는 세계 최초로 고망간강을 이용해 LNG를 담을 수 있는 연료탱크를 제작했습니다.
자막 : 일신해운 이현국 고문(FUTURE PLAN).
내레이션: 기존에 스테인레스 스틸이나 9프로 니켈강이 범용적으로 많이 쓰이고 있었는데요.
니켈이 귀금속입니다. 그래서 가격변동이 심하구요.
강도 상으로도 조금 기존의 다른 강에 비해서 제약 사항들이 좀 많이 있었습니다.
경제성과 그다음에 어떤 강도 부분을 고려해서 고망간강이 아닌가 (생각합니다).
화면해설 : 고망간간 파괴 강도 실험
화면해설/ 자막 : 포스코 광양제철소(FUTURE PLAN) 전경
내레이션 : 철이 망간을 만나면 어떻게 되는걸까요.
철에 가장 큰 강점은 다른 소재와 결합함으로서 소재의 장점을 끌어올리는데 있습니다.
화면해설/자막 : 고망간강 파괴 강도 실험
자막 : FUTURE PLAN 고망간강
Mn(망간)함량 3에서 27%강
일반 철강에 비해 10배 강한 인성이 특징
내레이션:포스코는 2013년, 철에 망간을 대량 함유해 세계에서 처음으로 고망간강을 개발해 냈습니다.
내레이션/자막: [김성규 수석연구원-포스코 기술연구원 광양연구소] 망간을 다량으로 이렇게 철강에 첨가하게 되면, 극저온에서 철강이 유리처럼 바스라지는,깨어져 버리는게 아니고 극저온에서도 쉽게 말씀드리면 엿처럼 이렇게 쭉 늘어날 수 있는,깨어지지 않고 변형이 발생하는 높은 인성을 가지는 기능을 부여하게 됩니다.
화면해설/자막 : 고망간강 파괴 인성실험
내레이션 : 망간이 함유된 철은 영하 196℃이상에서 꺠지는게 아니라 늘어납니다.
일반철에 비해 인성이 10배나 늘어났습니다.
화면해설 : 철 막대를 상하로 잡아당겨 인성강도를 측정하는 실험장면. 일반철은 도중에 끊어지나 고망간강은 동일한 환경에서 끊어지지 않음.
화면해설/자막 : 고망간강 생산공장
내레이션 : 이 회사가 개발한 철인 고망간강은 공급과잉시대를 맞은 세계철강산업에서 새로운 돌파구가 되고 있습니다.
내레이션 : [김성규 수석연구원-포스코 기술연구원 광양연구소] 새로운 철강 수요를 개발하는게 전 세계 철강사의 공통 관심사라고 말씀드릴 수가 있습니다.이미 상업화한 고망간강 제품은,그 철강에 새로운 창출하는데에서 상당히 효과적인 그런 제품이고 앞으로 그 전 세계 철강 산업에 기여하는 효과도 아주 클 것이라고 이렇게 예상을 하고 있습니다.
