포스코 개발 고성능·저원가 기가스틸 용접기술 연구 논문, 네이처 커뮤니케이션스 게재

니오븀 · 크로뮴 활용해 '절반' 원가로 2배 이상 높은 용접부 피로강도 구현하는 PosZET? GIGA 기술 개발
학술적 중요성과 상업적 경제성 인정받아 세계적 학술지 '네이처커뮤니케이션스(Nature Communications)'

배규열 포스코 수석연구원/포스코

포스코가 개발한 고성능 · 저원가 기가스틸 용접 기술인 PosZET® GIGA가 지난 12일 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다.

네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) : Nature Portfolio에서 발간하는 종합 과학 저널로, 재료과학 분야 등에서 권위있는 학술지 (피인용지수(impact fator): 16.6)이다.

자동차는 여러 철강재들의 용접을 통해 만들어지기 때문에 철강재 자체 특성은 물론 용접부 강도가 중요한데, 이번에 개발한 용접 기술은 포스코의 초고강도 강판인 '기가스틸'의 활용도를 배가 시킬 것으로 기대된다.

980㎫ 이상의 인장강도를 자랑하는 포스코 기가스틸은 가벼우면서도 강해 자동차 소재로 활용되어왔는데, 용접용 소재에 주로 니켈(Ni)을 다량 첨가하여 사용해왔다.

문준오 국립창원대 교수/포스코

PosZET® GIGA는 니켈 대신 니오븀(Nb)과 크로뮴(Cr)을 최적의 비율로 배합해 용접용 소재(선재)로 사용하는 기술로, 이를 통해 접합부 용접금속의 미세조직을 그물망과 같이 복잡하고 치밀한 구조로 만들어 강도와 인성을 동시에 높인 것이 핵심이다.

용접금속은 용접부의 한 부분으로, 용접하는 동안 강판 모재와 용접용 소재(선재)가 함께 녹았다가 굳어진 금속을 말한다.

PosZET® GIGA 기술을 활용하면 접합부의 굽힘 피로강도는 기존 대비 약 2배 이상 늘어나고, 충격인성은 약 15% 높아진다. 이 기술을 섀시·프레임 등 자동차 부품 제작에 적용하면 일반 용접기술을 적용했을 때보다 반복적 충격이나 온도 변화에 의해 접합부가 쉽게 깨지지 않고 버틸 수 있어 차량 안전성 향상에 기여할 수 있고, 용접부위 성능이 높아짐에 따라 강판 두께를 줄일 수 있어 차량 경량화 설계에도 기여할 것으로 기대된다.

또 니켈을 주로 사용하던 기존 방식 대비 원가는 절반 가량으로 줄어든다.

기가스틸 용접금속 미세조직 형성 메커니즘 모식도 /포스코

포스코는 국립창원대와 공동연구를 통해 세계최초로 이 기술을 금속학적으로 규명했다. 니오븀과 크로뮴의 복합 첨가가 용접금속의 미세 조직에 미치는 영향을 원자 수준에서 밝힌 것이다. 이 연구 결과는 학술적 중요성과 상업적 경제성을 인정받아 세계적 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재*돼 대중에 공개됐다.

논문명 은Ultrastrong and ductile steel welds achieved by fine interlocking microstructures with film-like retained austenite이다.

PosZET® GIGA는 최근 글로벌 자동차사로부터 기술 적용 승인을 받아 실제 자동차 부품화에 활용될 예정이며, 포스코는 향후 이 기술을 활용해 기가스틸의 판매를 지속적으로 확대해 나갈 방침이다.