성형

포스코는 다양한 산업 분야에 필수적인 철강의 성형 기술을 연구하고 있으며, 다음과 같이 크게 4 가지 범주로 구분할 수 있습니다.

성형성 및 마찰 특성 평가

성형성 판정으로 모든 포스코 강재에 대해서 다양한 성형성 평가와 마찰 시험을 수행합니다. 새로운 고강도강의 경우는 제조 성형성을 확인하기 위해 실금형 테스트를 진행하기도 합니다. 변형률의 정량적 분석을 위하여 FLD(Forming Limit Diagram)을 사용합니다. FLD는 성형에 의한 방향별 변형량을 표현하는 차트이며, 이를 이용하여 성형 가능성을 판단할 수 있습니다.

스프링백 예측

정밀 성형해석으로 성형해석의 정확도를 높이고 유한요소해석의 최적화를 위하여 소재의 거동 모델을 개발하고 있습니다. 스프링백과 전단파괴를 정확히 예측하기 위하여 포스코에서는 항복함수와 함께 일련의 소재 시험을 수행하고 있습니다. 고객의 생산 조건을 고려하여 개발 중인 부품의 성형성과 스프링백을 예측하여 고객에게 부품 설계 변경을 제안합니다.

부품설계 및 금형개발

새로운 강재에 대한 경험이 부족한 고객을 위하여 사전에 사용 가이드라인을 만들고 부품설계와 금형 개발을 위한 기술 지원을 제공합니다.

신성형 기술

자동차 시장에서의 철강 소재의 시장 점유율을 확대하기 위하여 신성형 기술을 개발하고 공급합니다. 포스코에는 기존의 성형 기술의 한계를 넘어서는 최첨단 성형 기술인 TWB-HPF, MS-HPF, MD-RF도 활발히 연구하고 있습니다.

충돌

충돌성능은 승객의 안전과 직결되기 때문에 자동차를 설계할 때 최우선으로 고려하는 가장 중요한 지표입니다. 자동차의 충돌성능은 소재, 구조, 안전장치, 충돌조건 등에 영향을 받습니다. 포스코는 소재 관점에서 충돌성능을 고려하여, 충돌해석에 필요한 고속인장데이터, 부품 충돌성능 평가, 실차 충돌해석 등의 기술지원을 수행하고 있습니다.

자동차 충돌 시 부재는 고속으로 변형하는데 일반적으로 재료는 변형속도에 따라서 강도가 바뀌며, 강판은 변형량에 따른 강도 증가가 다른 소재에 비하여 더 우수한 편입니다. 포스코는 고속인장시험법 뿐만 아니라 충돌해석 데이터를 구하기 위한 데이터처리방법을 개발하여 DB를 구축함으로써 자동차소재에 대한 충돌해석용 데이터를 고객사에 제공하고 있습니다.

자동차 설계 시 실차 충돌평가를 수행하고 있으나 부품에 대한 충돌평가는 많이 수행하고 있지 않습니다. 포스코는 고속충돌시험기를 자체 개발하여, 자동차부품 또는 모사시편의 고속 압축/굽힘 충돌평가를 수행합니다. 고속 충돌시험으로부터 소재의 에너지흡수능, 파괴 등의 충돌성능과 부품의 붕괴모드, 하중 등의 특성을 평가하여 자동차 설계 시 참고데이터로 제공하고 있습니다.

실차 충돌해석은 자동차 설계가 아니라 고객사 강종제안을 주목적으로 수행하고 있습니다. EVI 활동 시 고객사 신차개발에 참여하여 포스코가 보유하고 있는 실차의 충돌해석 결과를 바탕으로 강종제안을 수행합니다. 이외에 포스코가 개발한 AHSS를 비롯한 신강종의 실차 적용효과를 평가하기 위하여 실차 모델에 평가강종을 적용하고 경량화, 충돌성능 등을 평가합니다.

내구피로

자동차 산업에서 원가 절감, CO₂배출량 감소를 목표로 하여 차량 경량화가 큰 관심의 대상이 되고 있습니다. 경량화 추세에 맞추어 자동차 샤시계 부품에서도 기존의 열연 PO제품을 강도와 강성이 좋고 무게를 줄일 수 있는 방안으로 고강도강을 적용하려는 시도가 증가하고 있습니다. 샤시부품을 경량화 하기 위해서는 가장 최우선으로 고려해야 할 사항은 부품의 내구성입니다.

포스코는 고객사들의 내구해석용 피로시험 물성치를 제공하고 있습니다. 고객들이 원하는 강종, 시험편 형상, 시험 조건, 모재 및 다양한 용접조건에 따라 다양한 시험편을 제작하고, 시편피로시험 결과인 S/N(응력-수명)곡선 및 e-N(전변형률-수명) 곡선을 제공하고 있습니다. 그리고, 고객사들의 요구에 따라 부품 강성/내구시험도 지원하고 있습니다.

포스코는 내구성을 요하는 부품들에 대해 최적강종 제안 및 부품 설계에 관한 기술지원도 하고 있습니다. 샤시부품 중 CTBA (Coupled Torsion Beam Axle), Engine cradle, Lower control arm, Stabilizer bar 등과 같이 내구성이 필수인 부품들은 고객사들의 해석모델에 대해 포스코 강종에 대한 피로데이터를 접목시켜 내구해석결과 제공 및 가장 적합한 강종을 제안합니다. 뿐만 아니라, 고객사들과 공동연구를 통해 부품설계에서부터 제작, 내구성/강성 평가까지 지원하고 있습니다. 이 외에도 피로파손된 부품에 대해 피로파단면 SEM촬영, 경도측정, 표면 거칠기 측정, 변형률 및 잔류응력 측정 등을 통해 피로파손 원인을 분석하여 고객사에 제공하고 있습니다.

용접/접합

용접은 강재를 접합하는 가장 효율적인 방법으로 각 산업분야의 강재적용에 있어 필수적인 공정입니다. 포스코는 고객사 맞춤형 박판접합 이용기술 개발을 통해 자동차, 가전 및 기타 산업분야의 신수요 창출을 지원하고 있습니다. 최근 고강도강의 사용 증가에 따라 용접성에 대한 관심이 크게 증가하고 있어 난용접성 박판에 대한 첨단이용기술 개발 및 고객맞춤 기술지원을 통해 신강종에 대한 용접품질 보증을 수행하고 있습니다. 또한, 강판 철강소재의 저항 용접, 아크 용접, 레이저 용접, Adhesive bonding에 관한 기술을 축적하여, 고객사 용접교육 및 불량분석 지원을 진행하고 있습니다.

난용접성 철강소재 용접 품질 보증기술 개발

AHSS강, Hyper NO강, 고합금 400계 STS 등에 대한 실부품 용접부 평가기술을 정립하였고 고객사에서 요구하는 수준의 용접부 품질 보증기술을 지원하고 있습니다. 그리고 용접부 설계시 초기 단계부터 반영할 수 있는 용접부 데이타베이스를 구축하고 있으며, 보다 정확하고 빠른 용접부 성능 해석 및 예측시스템을 도입하여 효율적인 설계가 가능하도록 지원하고 있습니다. 또한, 난용접성 강재에 대한 최적의 용접재료 선정 및 필요시 고기능, 고내식 용접재료 개발에 대한 기술을 지원하고 있습니다.

신용접, 접합기술 개발

기존의 박판접합기술을 더욱 발전시키는 것 이외에도 최첨단의 기술들을 개발하고 보유하여 난용접성 강재의 용접부 품질보증을 지속하고 있습니다. 지능형 저항 점 용접시스템을 개발하였고, CMT와 같은 스패터 저감을 위한 저입열 용접기술을 보유하고 있으며, TWB, Delta spot, HFIW, Flash butt 조관, 레이저 하이브리드 용접기술 등에 대한 연구를 지속하고 있습니다.

고객사 맞춤형 기술지원

강판용접 전반에 걸친 내용과 고객사에 필요한 핵심 요소기술을 접목시킨 교육을 정기적으로 진행하여 고객사와 더욱 밀착하고 있으며, 고객사의 시공상 애로사항 및 용접부 불량에 대한 분석 및 지원을 통해 고객 맞춤형 기술 지원을 수행하고 있습니다.

열처리

열처리는 강재의 최종 물성을 결정하는 공정입니다. 열처리를 통해 강재는 부품에 필요한 강도, 인성, 내구성, 내마모성, 피로성능 등을 확보하게 됩니다. 열처리 공정을 통해 성형단계의 물성과 최종물성을 분리할 수 있으므로 부품에 필요한 형상을 용이하게 제조할 수 있으며, 그 후에 필요한 물성을 보강할 수 있습니다. 열처리는 크게 몇 가지 종류로 구별되는데, 일반적으로 열처리 강재(고탄소강 및 합금강)를 사용한 Bulk재의 경화열처리 종류인 QT열처리와 Austempering열처리가 대표적입니다. 근래에는 표면을 주로 경화시키는 열 표면처리의 일종인 침탄, 침질 등이 늘어나고 있습니다. 특히 침질은 Bulk열처리에 비해 열 변형이 적고, 열처리 후 표면이 미려한 장점이 있습니다. 그 밖에 각종 소둔 열처리, 고주파 열처리, 금형강에서 주로 사용하는 화염경화 열처리, 플라즈마 열처리, 진공 침탄 등의 다양한 열처리 방법이 존재합니다. 포스코에서는 주로 부품의 요구특성에 맞추어 가장 적합한 강재와 열처리 방법을 찾아 적용하도록 기술지원을 하고 있습니다. 특히 최근에는 소재 원가절감을 위해 기존의 고가의 고합금 고탄소강을 저원가 B첨가강으로 대체하기 위해 부품 별로 적정 열처리 조건을 도출하는 연구가 이루어지고 있습니다. 또한 고객사의 각종 열처리 부품에 대해 불량 분석 등을 수행하여, 원인을 찾고 개선하는 위한 기술적인 지원을 하고 있으며, 강재의 각종 열처리 특성에 대한 DB화 및 고객사의 효율적인 공정 단축을 위한 기술지원 등도 추진하고 있습니다.

IT(Induction heat Treatment) Wire 제조기술 지원 사례

• Wire 제조시 중심부~표면 경도 균일(균일 미세조직) 중요
• 고객사 최적 열처리 조건 도출을 위한 열처리 모사시험
• IT Wire 제조시 최적 Austenizing 온도 제안

부식 / 방식

스테인리스강의 내식성 결정에 있어 가장 중요한 역할을 하는 철과 크롬의 복합 산화물로 이루어진 부동태 피막의 두께는 약 2nm 수준으로 매우 얇기 때문에, 피막의 조성 및 구조에 대하여 현재까지 명확히 알려져 있지 않습니다. 포스코에서는 스테인리스강 부동태 피막의 다양한 내식성 분석을 통하여 여러 부식 환경에서 스테인리스강의 부식 메커니즘을 규명하고, 사용 가능한 강종별 가이드라인을 제시하고 있습니다.

한 가지 예로, 스테인리스강은 반영구적인 소재이나 특정 부식 환경에 견딜 수 없는 강종을 사용하게 되면 공식, 입계부식, 응력부식균열 등으로 소재의 파괴가 진행되게 됩니다. 따라서, 부식 환경과 경제성을 고려하여 적합한 강종을 선택하는 것은 매우 중요합니다. 스테인리스강 부식의 대표적인 사례는 염소 이온에 의하여 부동태 피막이 국부적으로 파괴되는 공식 부식입니다. 공식 부식은 용액 내의 염소 이온이 부동태 피막을 파괴하면 모재의 금속이 금속 양이온으로 용출되게 됩니다. 공식 내부에 금속 양이온이 증가하면 전기적으로 음이온을 끌어 당겨 내부의 염소 이온량이 증가하게 됩니다. 이로 인하여 공식 내부는 부동태 피막의 형성이 어렵게 되고 가수분해반응으로 pH도 낮아져 염산 (HCl) 분위기가 형성되게 됩니다. 결국, 공식의 성장이 빠르게 진행되어 심할 경우 관통으로 이어지게 됩니다. 따라서, 포스코에서는 스테인리스강의 강종별 공식부식저항성을 분극시험과 같은 전기화학적 방법 등을 이용하여 정량적으로 평가하고, 고객사에서 필요로 하는 최적의 강종을 제안하고 있습니다.

모터성능