철강제품의 혁신 ‘경량과 친환경’

포스코의 차세대 강판 ‘기가스틸’, 차량 무게 가벼워져 연비 개선하고 이산화탄소 배출 줄인다

포스코센터 스틸갤러리에 전시된 다양한 기가스틸이 접목된 전기차 모델. / 사진:POSCO

철강은 자동차, 선박, 건축물 등에 사용하는 가장 기초적인 전통소재다. 가공성·용접성이 뛰어나고 경제적이며 도금을 통해 녹 발생을 쉽게 방지할 수 있어 우리 생활과 밀접한 제품을 만드는 데 최적의 소재이고 재활용이 쉬워 친환경적이기도 하다. 포스코가 프리미엄 철강제품을 앞세워 글로벌 경쟁력을 강화하고 철강 소재의 친환경성을 강조하는 이유다.

글로벌 철강산업을 선도하는 포스코는 철강제품의 생산부터 사용, 폐기, 그리고 재활용까지 제품의 전생에 걸친 친환경적인 ‘라이프 사이클 어세스먼트(Life Cycle Assessment: LCA)’를 중요시한다. 특히 포스코의 프리미엄 철강제품인 ‘기가스틸’을 이용하면 차량의 무게가 더욱 가벼워져 연비를 개선하고 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있다. 또한 Hyper NO 전기강판을 적용한 전기모터를 사용해 에너지 효율이 오르면 LCA 관점에서는 더욱 경쟁력이 높아지는 것이다.

포스코가 개발한 ‘기가스틸’은 1㎟ 면적당 100㎏ 이f상의 하중을 견딜 수 있는 차세대 강판이다. 양쪽 끝에서 강판을 잡아당겨 찢어지기까지의 인장강도가 980MPa(1기가파스칼) 이상이어서 ‘기가스틸’로 불린다. 가로 10㎝, 세로 15㎝ 손바닥만 한 크기의 ‘기가스틸’에 약 1t가량의 준중형차 1500대를 올려도 견딜 수 있다. ‘기가스틸’을 자동차 소재로 사용하면 알루미늄 등 대체소재보다 경제성, 경량화는 물론 높은 강도로 안전성 측면에서 우수하고 특히 가공성이 탁월해 알루미늄 부품보다 더 복잡한 형상의 제품도 만들 수 있다.

세계철강협회 자료에 따르면 1㎏의 소재를 생산할 때 탄소배출량은 철은 2.0~2.5㎏, 알루미늄은 11~12.6㎏으로 5배가 넘는 차이가 난다. 자동차로 생산된 이후에도 제품의 수명주기를 고려한 누적 온실가스의 배출 또한 약 10%가량 적어 철강제품이 전체 온실가스 배출에 있어서 더욱 친환경적인 것으로 알려졌다.

자동차 경량화는 연비 향상과 온실가스 배출 감소를 위한 대표적인 기술이다. 미국 에너지국에 따르면 차종별로 다소 차이가 있으나 자동차의 중량을 10% 감소시키면 5~8%의 연비 개선 효과가 있어 그만큼 이산화탄소 배출량을 낮춘다.

고장력 자동차 강판은 얇은 두께로 두꺼운 일반 강판과 같은 강도를 얻을 수 있어 가벼운 차량을 제작할 수 있고 그만큼 에너지 효율이 높아진다. 고장력 강판으로 만든 승용차의 연간 주행거리를 1만9000㎞로 가정[승용차 연간 주행거리(교통안전연구원, 2006)]하고 10년간 운행할 경우, 차량 1대당 간접적으로 약 1.8t에 달하는 이산화탄소 감축 효과를 거둘 수 있을 것으로 보인다.

포스코의 에너지 고효율 전기강판 Hyper NO는 주로 고효율 모터에 적용돼 전기자동차의 연비를 향상할 뿐만 아니라 자동차의 성능을 높여줄 수 있는 핵심 소재다. 또한 냉장고, 청소기 등 고효율을 필요로 하는 가전제품과 풍력발전기, 산업용 발전기 등을 만들기 위한 고효율의 모터에 필수적으로 적용되는 철강재다.

무방향성 전기강판은 전기에너지를 회전에너지로 변환시키는 과정에서 필연적으로 에너지 손실, 즉 철손이 발생한다. 포스코의 Hyper NO는 에너지 손실을 최소화하고 효율성을 높일 수 있도록 개발돼 기존의 전기강판 대비 철손이 30% 이상 낮다.

포스코는 최근 접착제와 같은 기능을 하는 코팅을 전기강판 표면에 적용하는 이른바 ‘셀프본딩’ 기술을 개발했다. 이 기술은 용접 같은 물리적인 방식과 달리 전기강판의 전자기적 특성을 저하시키지 않아 모터효율을 향상할 수 있고 기존의 용접 체결방식 대비 모터코어의 철손이 10% 이상 줄인다.

녹슬지 않는 철 포스맥(PosMAC)은 내식성이 매우 우수한 ‘아연, 마그네슘, 알루미늄’ 3원계 합금이 도금된 제품이다. 포스코가 생산하는 대표적인 프리미엄 제품으로 국내외 고내식강 대표 브랜드로서 강건재 시장을 선도하기 위해 개발됐다. 포스맥은 동일한 도금 부착량의 일반 용융아연도금강판(GI, HGI) 대비 5배 이상의 내식성을 보유한 제품으로 특히 절단면의 내식성이 매우 우수하다.

특히 염소 같은 부식에 취약한 스테인리스 소재 대비 우수한 성능을 갖춰 해양 시설물, 조선용 소재, 해안 인접 지역 등에 설치되는 건축물 및 도로시설물에 적용될 수 있다. 또한 강한 알칼리성을 지닌 소, 돼지, 닭 등의 분뇨로 인한 축산시설물의 부식을 방지하기 위한 소재로도 매우 적합하다. 이외에도 수영장, 온천, 냉각탑, 세탁기 등의 고온다습한 환경과 건축외장재, 에어컨 실외기, 자전거 보관대, 각종 펜스 등 옥외노출로 비바람을 맞는 곳에도 쓰일 수 있다.

– 서정현 뉴스위크 한국판 기자