사진=정성훈 박사


차세대 신소재로 주목받아온 '경량 철강(Fe-Mn-Al-C 합금)'의 상용화를 가로막던 용접성 문제에 대해 국내 연구진이 해결의 실마리를 제시해 업계의 이목이 쏠리고 있다. 용접 야금학 분야의 연구자 정성훈 박사가 그 주인공이다.
경량 철강은 기존 철강 대비 가볍고 강도가 높아 자동차, 에너지, 로봇, 방위산업 등 다양한 산업 분야에서 판도를 바꿀 차세대 소재로 평가받아 왔다. 특히 에너지 효율 향상이 중요한 미래 모빌리티 산업에서는 핵심 기술로 꼽혀 왔지만, 우수한 물성에도 불구하고 실제 산업에는 적용하지 못 황금성오락실 하고 있었다. 경량 철강을 용접해 구조물을 만들면 쉽게 파손되는 문제가 반복됐기 때문이다.
이 같은 한계의 원인을 처음으로 명확히 규명한 것이 한양대학교 정성훈 박사 연구팀이다. 연구팀은 경량 철강을 용접할 경우 용접 열영향부(HAZ)에서 국부적인 기계적 성능 저하가 발생한다는 점을 밝혀냈다. 한양대학교 신소재공학부에서 박사학위를 취득한 온라인골드몽 정 박사는 현재 SK이노베이션에 재직하며 경량 철강의 용접부와 HAZ에서 발생하는 미세조직적 불안정성을 연구해 왔다.
정 박사는 용접 과정에서 입내(Intra-granular) 석출물이 형성돼 강도는 상승하지만, 동시에 입계(Inter-granular)에 생성되는 석출물이 HAZ를 국부적으로 취약하게 만든다는 사실을 실험적으로 입증했다. 릴게임방법 이 성과는 재료공학 분야 국제 학술지 'Materials Science and Engineering: A'에 게재되며 학계의 주목을 받았다.
정 박사는 한 걸음 더 나아가 용접 및 용접 후 열처리(PWHT) 공정과 재료 특성 간의 상관관계를 정밀하게 분석했다. 이를 통해 경량 철강 HAZ 설계를 위한 핵심 기준을 새롭게 제시하며, 단순한 릴게임하는법 문제 제기에 그치지 않고 실질적인 해결책까지 제안했다. 해당 연구 성과는 국제 학술대회인 캐나다-한국 과학기술 콘퍼런스에서 수상으로 이어졌으며, 경량 철강의 상용화 가능성을 크게 높였다는 평가를 받고 있다.
이 같은 연구 성과를 바탕으로 경량 철강은 현재 중국과 유럽에서 차량용 소재 및 스테인리스 대체재로 활용되고 있으며, 미군 장갑차에도 오션파라다이스사이트 적용되는 등 다양한 분야에서 연구개발과?실증이 진행 중이다.
그는 경량 철강 외에도 철강, 자동차, 조선, 정유, 원자력 등 폭넓은 산업 분야에서 소재와 용접 기술 개발을 이어가고 있다. 최근에는 초대형 컨테이너선과 LPG 운반선에 사용되는 극후물 강재 개발과 함께, 이를 효율적으로 용접할 수 있는 초대입열 EGW 기술 개발을 주도하며 조선 산업의 생산성 향상에도 기여했다.
EGW는 기존 용접 방식에서 약 10일이 소요되던 공정을 1시간 이내로 단축할 수 있는 기술로, 경제성과 생산성 측면에서 혁신적인 공정으로 평가된다. 다만 대량의 열에너지가 한 번에 주입되면 용접부와 HAZ 특성이 불안정해지는 한계가 있었는데, 정 박사는 이를 최적화하는 연구를 집중적으로 수행해 다수의 관련 특허를 도출해 냈다.
정성훈 박사는 "튼튼하면서도 가볍고, 저렴하면서도 신뢰할 수 있는 신소재를 개발하는 것이 산업계의 공통된 목표"라며 "하지만 새로운 소재를 실제 산업에 적용하려면 용접이라는 난제를 해결해야 한다. 이 점이 제가 용접공학을 전문 분야로 삼게 된 계기였고, 신소재의 상용화를 위해 연구를 이어가는 원동력"이라고 말했다.오세성 한경닷컴 기자 sesung@hankyung.com 기자 admin@no1reelsite.com