STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

우리 친구 어벤져스를 재미있게 봤나 보네요. 번개는 영화에서 강력한 무기가 되었지만, 현실에서는 아주 위험하고 큰 피해를 주기도 합니다. 그럼, 왜 번개가 생기고 어떻게 피할 수 있는지 자세히 알아볼까요?

l 번개는 정말로 ‘천둥의 신’ 토르가 만들어요?

먼저 번개를 알아보도록 해요. 번개는 대기의 불안정을 일으키는 구름이 생성되면서 발생합니다. 구름 속에는 양전하와 음전하를 띠는 입자들이 있는데, 둘이 만나 순간적으로 전기를 만드는 현상을 우리는 ‘번개’라고 부릅니다.

가끔 이 현상은 구름과 지표면 사이에도 나타나는데, 이것을 ‘낙뢰(落雷)’ 또는 ‘벼락’이라고 해요. 이 낙뢰의 전압은 무려 1억 볼트로 집에서 쓰는 전기의 50만 배에 해당한다고 해요. 우리는 구름 속의 번개보다 지표면의 낙뢰를 조심해야겠죠!

l 콰과쾅! 천둥소리가 무서워요… 토르가 화난 건가요?

번개가 치게 되면 순간 방전으로 높은 열이 발생하게 돼요. 이때 주변의 공기를 급속히 팽창시켜 파열음이 발생하는데, 이 파열음을 우리는 ‘천둥’이라고 불러요. 토르가 천둥의 신이면 아주 시끄러운 신이라고 할 수 있겠네요. ㅎㅎㅎ

이 천둥소리로 번개와의 거리도 측정도 가능하답니다. 빛이 소리보다 빠르기 때문에 번개가 먼저 치고, 몇 초가 지나서야 천둥소리를 들을 수 있기 때문이죠.

따라서 번쩍거리고 곧바로 천둥소리를 듣게 되면 가까운 곳에서 일어난 번개, 소리의 간격이 길어질수록 먼 곳에서 일어난 번개임을 알 수 있습니다.

l 토르는 비켜라! 우리에게는 피뢰침이 있다.

지금까지 ‘번개’와 ‘낙뢰’를 알아봤어요. 이제 낙뢰를 피할 수 있는 방법을 알려 줄게요. 쉿! 악당들에게는 비밀입니다. 토르가 화낼 수 있거든요.

우리 친구! 피뢰침(避雷針)에 대해서 들어본 적이 있을 거예요. 피뢰침은 번개로부터 피할 수 있게 해주는 뾰족한 금속 막대기랍니다. 높은 건물의 꼭대기에 세운 다음, 전기가 잘 통하는 구리선을 땅속까지 연결해 벼락이 칠 때 흐르는 큰 전류가 다른 곳으로 흐르지 않고 바로 땅속으로 들어가게 해줘요.

피뢰침은 크게 돌침부, 피뢰도선, 접지전극(접지선) 의 세 부분으로 구성되요. 우리가 흔히 보는 삼지창 같은 막대기 모양의 피뢰침이 바로 돌침부의 돌침인데, 과거에는 구리 또는 용융아연도금 스틸로 만들어졌다가 스테인리스 스틸 소재로 변경되면서 디자인도 삼지창에서 일반 창으로 변경되었다고 해요. 돈키호테 창처럼 생겨서 재미있네요.

피뢰침은 주로 구리, 알루미늄, 아연용융도금 소재 등의 전도성이 뛰어난 금속으로 많이 제작했지만, 시간이 지나면서 부식 문제가 발생되었어요. 장시간 외부에 노출된 구리, 알루미늄 등 금속이 부식돼 제 역할을 하지 못하는 경우가 빈번히 발생한 거죠.

그래서 최근에는 부식에 매우 강한 스테인리스 스틸 피뢰침이 일반적으로 사용되고 있답니다. 스테인리스 스틸이 낙뢰도 막아 준다니! 놀라운 사실을 알게 됐네요.

이렇게 예상치 못한 부식을 해결하고, 낙뢰로부터 우리를 안전하게 지켜주는 스테인리스 스틸의 활약! 역시 스틸계의 게임 체인저라 불릴만하네요!

자 우리 친구… 스테인리스 스틸로 만든 피뢰침이 있어서 번개가 쳐도 무섭지 않죠? 다음 시간도 호기심을 채워줄 흥미로운 이야기를 들고 돌아올게요~ 안녕!

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

철은 Fe라는 원소를 뜻하는 동시에 Fe의 함유량이 대부분인 물질인 철강을 일컬어요. 많게는 100% 가까이, 스테인리스강의 경우 적어도 70%가 Fe로 이루어져 있죠. 철(Fe)은 물체를 끌어당기는 성질인 자성을 지니고 있는데요. 철(Fe)의 함유량이 많음에도 자석이 붙지 않는 것은 바로 철강의 결정구조에 따라 자성이 달라지기 때문이에요.

l 결정구조에 따라 자기적 성질이 달라진다!

스테인리스 스틸은 ‘stain(녹) + less(없는) + steel(철)’의 합성어로, ‘녹이 잘 슬지 않는 철’을 의미해요. 스테인리스 스틸에 녹이 거의 발생하지 않는 이유는 철(Fe) 다음으로 많은 크롬(Cr) 성분이 공기 중의 산소와 결합하여 얇은 피막을 형성하고, 이 피막이 녹이 침투하는 것을 막아주기 때문이에요.

크롬뿐 아니라 니켈(Ni), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo) 등 다른 원소도 스테인리스 스틸에 첨가돼 있어요. 이러한 합금 성분들은 스테인리스 스틸을 분류하는 중요한 기준이 되는데, 미세조직의 결정구조에 따라 크게 오스테나이트계(Austenite), 페라이트계(Ferrite), 마르텐사이트계(Martensite)로 나눌 수 있어요. 이는 철, 크롬 같은 성분은 페라이트 결정구조를 가지려는 성질이, 니켈, 망간 같은 성분은 오스테나이트 결정구조를 가지려는 성질이 강하다는 데서 기인한 결과랍니다.

페라이트계와 마르텐사이트계의 경우, 자기장의 영향을 받으면 강하게 자화되는 성질(강자성 强磁性, Ferromagnetic)이 있어 자석에 쉽게 반응해요. 반면 오스테나이트계는 자기장이 사라지면 자성이 사라지는 성질(상자성 常磁性, Paramagnetic)이어서 자석에 반응하지 않죠. 이미 눈치챈 친구 있나요? 맞아요. 스테인리스 스틸로 만들어진 것 중 자석에 반응하지 않는 것은 오스테나이트계로 만들어졌기 때문이에요. 겉으로 보기엔 다 똑같아 보이는 스테인리스 스틸도 성분과 결정구조에 의해 성질이 다르다는 사실!

l 자기장 원리 이용하는 인덕션 전용 조리기구의 조건!

맛있는 한 끼 식사가 만들어지는 주방에도 이러한 자기장의 원리를 이용한 제품이 있어요. 전기레인지 중 자체적으로 열이 발생하지 않으면서도 가열이 빨라 사용하는 사람이 점점 늘고 있는 인덕션이 바로 그 주인공! 인덕션을 이용하기 위해서는 인덕션 전용 조리기구가 필요한데, 이 전용 조리기구의 조건은 바로 자석이 붙어야 한다는 거죠.

인덕션(IHㆍInduction Heating)은 자기장을 이용해 열을 발생시키기 때문에 냄비나 프라이팬 등의 조리기구가 자성이 있는 소재여야만 조리가 가능해요. 즉, 인덕션 전용 스테인리스 스틸 조리기구는 자성이 있는 400계로만 만들어졌거나 또는 인덕션 상판과 닿는 냄비 바닥 부분에 자성을 지닌 400계 스테인리스 스틸을 덧대어 만든 것이랍니다.

인덕션에 올려놓았는데 가열이 되지 않는 스테인리스 스틸 조리기구가 있다면, 그것은 자성이 없는 오스테나이트계 스테인리스 스틸로 만든 거란 사실, 잊지 마세요.

인덕션 전용 조리기구에 쓰이는 자성을 지닌 400계 스테인리스스틸부터, 애플의 ‘아이폰X’에는 전자제품 간 전파를 방해하지 않는 비자성 스테인리스 스틸, 그리고 수소전기차의 연료전지 분리판용 초고내식 스테인리스 스틸까지 우리 일상 곳곳에서 무궁무진한 매력을 자랑하는 포스코의 스테인리스 스틸. 오늘도 포스코는 우리의 일상에 편리함을 더해주는 스테인리스 스틸 개발에 힘쓰고 있답니다.

* 도움말 주신 분: 기술연구원 STS연구그룹 정일찬 수석연구원

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거인이라… 우뚝 서 있는 타워크레인은 건설현장의 사령관과 같으니 제법 적절한 비유 같네요. 실제로 타워 크레인 없는 고층건물은 상상도 못하죠. 타워크레인을 이야기하기 전에 먼저 아주 옛날의 건축 방식으로부터 시작해 볼게요.

이집트 북부 기자(Giza) 지역에 있는 피라미드는 세계7대 불가사의 중 하나로 꼽히는데요! 기원전 2500여 년 전, 고대 이집트인들은 2.5톤이 넘는 블록 230만개를 쌓아 올려 높이 147m, 가로·세로 230m에 달하는 거대 피라미드를 만들었다고 해요.

당시 어떠한 방법으로 석재를 운반했는지 정확히 알려지지 않았으나, 많은 학자들은 피라미드 측면에 경사로를 만들어 나무토막으로 만든 굴림대를 이용해 옮겼을 것으로 추정 합니다.

피라미드를 건설하는데 약 20년이 걸렸다고 하는데, 계산해 보면 2.5톤이 넘는 블록을 시간당 13개 이상 밤낮으로 쌓아 올렸다는 결과가 나오는데요. 외계인이 만들었다는 말이 그냥 나오는 것이 아니랍니다.

l 타워크레인이 건축 시공의 ‘게임 체인저’ 역할을 한다고요?

만약 기자 피라미드를 쌓아 올릴 때, 현재의 크레인이 있었으면 어땠을까요? 수십 톤의 건설 자재를 분당 50~80m 이상의 속도로 들어 올리는 크레인을 사용했다면, 피라미드 건설에 2~3년이 채 걸리지 않았을 겁니다.

크레인의 발명은 기원전 6세기 고대 그리스로 올라가는데, 고대 그리스인들은 기다란 나무 기둥에 도르래를 달아 무거운 대리석을 들어 올려 파르테논 신전 같은 건축물을 세웠다고 해요. 우리나라는 1794년 정조 18년에 다산 정약용이 수원성 축성을 위해 제작한 거중기(擧重機) 가 최초의 크레인으로 기록되어 있습니다.

현대 건축물은 구조 역학 기술의 발달로 초고층, 대형화 되는 추세라고 해요. 따라서 무거운 자재를 더 높이 들어올려야 하는데, 이 문제점을 해결하기 위해 발명한 건설기계장비가 바로 타워크레인 (Tower Crane)입니다.

스틸로 제작된 타워크레인은 이름 그대로 탑처럼 높은 크레인을 말하는데. 3톤 이상의 무거운 중량물을 상하·전후·좌우 어디로든 운반할 수 있어, 도심지의 아름다운 스카이라인과 랜드마크 시공을 가능케 합니다.

포스코의 건설용 프리미엄 고강도강 제품인 HSA650^*이 적용된 대표적인 프로젝트로 제2롯데월드 타워, 동대구 복합환승센터, 인천공항 제2여객터미널 등이 있는데, HSA650으로 제작된 기둥과 보를 설치하기 위해 타워크레인으로 중량물을 들어올리는 계획을 선제적으로 검토했다는 공통점을 가지고 있습니다.
^*HSA650(High Strength Steel for Architecture) : 650Mpa급 높은 항복강도와 내진성능을 함께 확보한 건축 구조용 강재

l 타워 크레인은 어떤 과학적 원리가 숨어있나요?

타워크레인은 크게 T(T-Tower Crane)형과 L(Luffing Crane)형으로 구분할 수 있어요. T형은 수직기둥인 타워마스트(Tower Mast)와 크레인의 수평팔인 지브(Jib)가 직각을 이루기 때문에 T자처럼 생겼으며, L형은 작업반경 내 장애물 간섭을 피하기 위해 지브를 수직으로 들어 올려 L자 모양으로 꺾을 수 있다고 합니다.

타워크레인은 정약용 거중기의 도르래 원리와 아르키메데스 지렛대의 원리를 동시에 따르고 있어요. 총 4개의 움직도르래가 장착돼 있는 트롤리 활대(Trolley Pulley)에 짐을 매달 수 있는 갈고리(Hook)를 메달아 크레인이 가지고 있는 원래 동력원의 힘보다 8배를 더 들어 올릴 수 있고, 받침점 역할을 하는 운전석을 기준으로 뒷부분의 수평팔인 카운터지브에 콘크리트로 만든 평형추를 매달아 앞의 지브와 무게 균형을 잡고 있습니다.

트롤리 할대를 받침점에 가까운 지점으로 이동시키면 더 많은 중량물을 들어 올릴 수 있다는 것을 지렛대의 원리로 알 수 있는데, 실제로 현장에서도 무거운 중량물은 받침점에 최대한 가깝게 이동시켜서 들어올립니다.

l 타워크레인은 어떻게 키가 커져요?

타워크레인이 분주하게 움직이는 건설현장을 본 적이 있을 것에요. 그러다 어느날 갑자기 타워 크레인의 키가 더 커져있는 것을 보고 불현듯 든 생각… 도대체 타워 크레인은 누가 올렸던 것일까요?

타워크레인 운전석 바로 아래는 타워크레인을 인상(Telescoping^*)하기 위한 작업 공간을 제공하고, 크레인 상부를 지탱하며 유압실린더 및 가이드 레일 등이 부속되어 있는 ‘텔레스코픽 케이지(Telescopic cage)’가 있습니다.

타워크레인 인상은 텔레스코픽 케이지의 유압실린더를 이용해 가이드 레일을 따라 운전석을 3m가량 상승시켜 빈 공간을 만들고, 기둥 역할을 하는 마스트를 추가로 삽입한 후 볼트로 고정시켜요. 새 마스트 높이만큼 타워크레인의 키가 커지는 것이죠.

^*텔레스코핑(Telescoping) : ‘끼워 넣다’의 뜻으로 타워크레인의 기초부가 일정한 상태에서 새로운 마스트를 추가하여 상승하는 방법.

기초가 철근콘크리트로 고정된 타워크레인은 건축물 층마다 일정간격으로 스틸 지지대 (Bracing)를 설치하면 150m 이상까지도 올릴 수도 있습니다.

인류가 만든 가장 우수한 건설 장비라는 타워크레인의 비밀… 알고 보니 오래된 역사와 많은 과학적 지식이 집약된 결정체였네요. 그리고, 이는 극한의 힘을 지탱하게 해주는 고강도 스틸 소재가 뒷받침되서 가능했다는 사실! 오늘 STEEL TALK코너로 알아 봤습니다.

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

l 휴지인 듯 휴지 아닌 휴지 같은 너, 코일

돌돌 말린 스틸 제품이 두루마리 화장지로 보였다니, 우리 친구의 호기심과 상상력이 놀랍네요!

철강재는 생김새에 따라 크게 두 가지로 구분돼요. 봉형강류와 판재류인데요. 봉형강류(Long Products)는 가래떡처럼 길쭉하게 생긴 철강재예요. 공사현장에서 쉽게 볼 수 있는 철근이 대표적이죠.

반면 판재류(Flat Products)는 말 그대로 얇은 판 형태로 만든 철강재예요. 후판, 열연강판, 냉연강판, 전기강판, 도금강판, 스테인리스 강판처럼 이름에 ‘판(板)’이 들어가죠. 포스코의 제품들은 대부분 판재류에 속하는데, 고품위 쇳물을 바탕으로 여러 단계의 복잡한 공정을 거쳐 만들어지기 때문에 많은 고급기술을 필요로 한답니다.

또한 판재류는 그 쓰임새가 아주 광범위해서, 우리가 매일 사용하는 핸드폰부터 자동차, 선박, 대형 구조물, 건축물 내외장재 등이 다 판재류 스틸을 이용한 거예요. 오늘날 지구상에서 생산되는 철강재는 반 이상이 판재류라고 해요.

친구가 고속도로에서 본, 긴 강판을 두루마리 휴지처럼 돌돌 말아놓은 형태는 흔히 ‘코일(Coil)’이라고 불러요. 두꺼운 후판 제품을 제외하면 대부분의 판재류 제품은 코일 형태로 감아져서 수요처로 수송돼요. 이후, 돌돌 말린 코일은 원하는 만큼 풀어서 용도에 맞게 절단, 가공하여 사용해요. 필요한 만큼 풀어 쓰는 두루마리 휴지처럼 말이죠.

그러면 어차피 다시 풀어야 쓸 수 있을 텐데 무거운 스틸을 왜 코일로 만드냐고요? 우리 친구가 코일을 보며 떠올린 바로 그것! 두루마리 휴지를 생각해 보면 그 이유를 알 수 있어요.

두루마리 휴지의 가장 큰 장점은 많은 양을 쉽고 간편하게 보관할 수 있다는 거예요. 낱장으로 포장한 휴지를 화장실에 쌓아놓는다고 생각해 보세요. 두루마리 휴지보다 훨씬 더 넓은 보관 공간이 필요하겠죠? (훗날 수학 시간에 배울 텐데, 최소 면적에서 가장 큰 부피를 얻을 수 있는 입면체는 원기둥이랍니다. 코일을 눕혀놓으면 원기둥 모양이 되죠) 부피가 작으니 휴대성 또한 두루마리 휴지가 훨씬 뛰어날 것은 당연지사!

친구의 호기심 가득한 얘기를 듣고 두루마리 휴지는 도대체 누가, 언제 발명했는지 알아봤어요. 기록에 따르면 1890년 스콧 형제가 세운 스콧페이퍼(Scott Paper Company)에서 처음으로 휴지심을 만들어 돌돌 말아 두루마리 형태의 화장지가 대중화가 되었다고 하네요.

l 스틸, 이래서 돌돌 말아놓습니다!

자, 다시 코일 얘기로 돌아가 볼까요? 포스코 이모 삼촌들이 스틸을 돌돌 말아놓는 이유, 눈치챘나요? 맞아요. 크고 무거운 스틸도 돌돌 말아 놓으면 운반과 보관이 쉽기 때문이에요.

스틸 소재는 사용자의 요구에 의해 다양한 두께와 폭으로 만들어지는데, 이전 스틸톡(세상에서 제일 얇은 스틸, 두꺼운 스틸은?)에서 설명했던 것처럼 두루마리 화장지의 평균 두께(0.35mm)보다 훨씬 더 얇은 두께(0.2mm)로도 만들 수 있어요.

보통 코일 1개당 무게는 20~30t 정도. 판의 크기가 너무 크면 여러 개를 운송하기가 어려울 텐데, 두루마리의 모양의 스틸은 이동과 보관에 엄청난 이점이 있죠. 게다가 코일 형태는 외부에 노출되는 표면적을 최소화할 수 있어 결함을 방지하는 데도 아주 탁월해요. 그래서 오늘날 돌돌 말린 코일은 판재류 스틸의 가장 대표적인 모습이 됐답니다. 자동차와 가전제품, 스틸 구조물, 강관 등 우리 일상에서 두루 사용되는 철강 제품으로 탄생하는 두루마리 스틸의 변신! 멋지지 않나요?

언제부터 두루말이 형태의 스틸 코일이 도입됐는지 궁금하다고요? 철강관련 서적(Primer on Flat Rolling, John G. Lenard 저)에 따르면 1924년도 미국에서 처음으로 시작되었다고 해요. 물론 당시의 방식이 오늘날과 원리는 비슷해도 기술 수준은 엄청 차이가 났을 거예요.

코일 형태로 만들어 보관, 이동하는 방법을 고안함으로써 철강 사용량이 크게 증가했음은 두말할 나위 없죠. 우리 친구의 호기심 가득한 눈을 통해 사용자가 편리하게 사용할 수 없으면 좋은 물건도 많이 쓰일 수 없다는 역사의 교훈도 덤으로 얻네요.

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

스틸 캔과 알루미늄 캔을 구별해 내다니. 우리 친구, 관찰력이 아주 뛰어나네요! 친구가 본 대로 스틸·알루미늄 캔은 대표적인 금속 포장 용기 중 하나예요. 물론 종이팩, 플라스틱 상자, 유리병 등 포장재의 종류는 무궁무진해요. 하지만 보관성과 친환경성 등을 따진다면 스틸 캔만 한 게 없다는 사실! 그 이유, 지금부터 설명해 줄게요~!

l 스틸 캔이 더 좋은 이유, 여기 있다!

우선, 스틸 캔은 외부 충격에 무척 강해요. 스틸의 높은 강도를 그대로 물려받았거든요. 덕분에 수송 시, 변형되거나 파손될 염려가 적어요. 단단하기 때문에 다른 금속 캔에는 담기 어려운 음식도 보관이 가능해요. 가령 완전 멸균 작업이 필요한 음식의 경우, 고온·고압에서 버틸 수 있는 강도를 지닌 캔이 필요한데요. 스틸 캔은 금속 캔 중에서도 구조적으로 가장 강하기 때문에 보관이 어려운 식품도 통조림으로 만들어 척척 보관할 수 있답니다.

그런데, 강도가 높으면 무겁고 가공이 어려울 것 같다고요? 천만에요! 스틸 캔은 강도에 비해 가볍고 가공성도 뛰어나요. 자유자재로 접고 펴고 구부릴 수 있어, 다양한 크기와 모양으로 캔을 만들 수 있죠. 원하는 형태로 디자인할 수 있다는 이러한 장점은 현대 소비재 산업에서 스틸 캔이 사랑받을 수밖에 없는 이유 중 하나랍니다.

▲여러 가지 모양과 크기를 지닌 스틸 캔 모습

하나 더, 스틸 캔은 내용물을 보호하는 성능도 뛰어나요. 특히 냉장성이 좋고 열전도율이 낮아 한번 차갑게 하면 오랫동안 그 냉기를 유지할 수 있어요. 또한 빛으로부터 내용물을 보호하는 성능이 병보다 우수하고, 밀봉성도 페트 용기나 종이 용기보다 높아요. 때문에 식품은 물론 내용물을 변질 없이 오래 보존해야 하는 경우에 스틸 캔을 많이 사용하고 있어요.

l 환경을 생각한다면 스틸 캔이 딱!

여기서 끝이 아니에요. 스틸 캔의 가장 큰 장점이 남았는데요. 바로 ‘친환경성’이에요. 스틸 캔 제조에 필요한 에너지는 캔당 674kcal로 알루미늄 캔의 991kcal에 비해 훨씬 낮아요. 이는 소재 1㎏을 생산할 때 배출되는 이산화탄소 배출량에도 차이가 있는데요. 알루미늄이 11~12.6㎏인데 반해 철은 2.0~2.5㎏에 불과하답니다.

재활용 측면에서도 철은 탁월한 소재예요. 철 1t을 만드는 데 약 600~700㎏의 부산물이 발생하지만, 이 중 98.4%가 재활용되거든요. 다 쓴 후에도 매립되거나 소각되는 다른 소재와 달리, 스틸 캔은 버려지는 경우가 거의 없어요. 알루미늄 캔보다 재활용 비율도 훨씬 높은데요. 그 이유는 바로, 스틸 캔이 가진 자성 때문! 다른 것과 섞여도 쉽게 구별돼 처리가 가능하답니다. 반면 알루미늄은 재활용은 가능하지만 불순물을 완전히 제거할 수 없어 상대적으로 재활용률이 떨어져요.

다 쓴 스틸 캔을 모아 제철소에서 다시 녹이면 고품질 스틸로 새롭게 태어나요. 이 방법으로 철을 만들면 기존 철강 제조에 사용되는 에너지의 무려 62%를 절약할 수 있고, 이산화탄소 배출량도 크게 줄어드는 효과가 있어요. 단순한 폐기물의 재활용 수준을 넘어 철강 제조의 새로운 대안이 되는 셈이죠. 만들어 쓰고 난 후의 과정 (LCA, Life Cycle Assessment)까지 따져보면 철이 알루미늄보다 훨씬 친환경 소재라는 사실, 이제 알겠죠?

l 스틸 캔 찾기, 어렵지 않아요

무심코 마시고 버리는 음료 캔에도 철의 매력이 철철 넘쳐흐르고 있었네요. 이제부터라도 스틸 캔을 사랑해 준다면 환경보호에 큰 도움이 되겠죠? 그런데 스틸 캔인지 아닌지 어떻게 알 수 있냐고요? 스틸 캔 뒷면에 인쇄된 분리배출 표시를 통해 쉽게 확인할 수 있어요. 또, 집에 있는 냉장고 자석을 활용하는 방법도 있는데요. 척 갖다 댔을 때 착 달라붙는다면 그게 바로 스틸 캔!

▲캔 뒷면에 인쇄된 분리배출 표시(좌)와 밑면이 평평한 스틸 캔 모습(우)

캔의 바닥 모양으로도 스틸 캔을 찾을 수 있어요. 알루미늄 캔은 바닥이 오목하고 일반 강철로 만드는 스틸 캔은 대체로 평평하거든요. 이는 내용물의 압력과 관련이 있어요. 알루미늄은 금속 중에서도 탄성이 높아 탄산이 든 발포성 음료를 주로 보관해요. 탄성이 부족한 소재를 쓰면 캔 안의 압력이 증가했을 때 음료수가 팡 터져버릴 수 있기 때문이죠. 이때 압력을 가장 많이 받는 밑면을 오목하게 만들어주면 밑면 전체에 압력이 고르게 퍼져서 웬만한 압력에도 모양이 변형되지 않는답니다. 스틸 캔은 바닥이 평평하다! 꼭 기억해 두세요.

▲ 2018년 진행된 세계철강협회(worldsteel)의 #LOVESTEEL 스틸 캔 캠페인

다만, 현재는 스틸 캔이 알루미늄 캔으로 대체되고 있어 업계에서는 우려의 목소리가 나오고 있어요. 지난해 스틸 캔 수요가 줄어든 것은 커피 음료캔이 알루미늄과 유리병으로 대체되었기 때문인데요, 특히 지난 몇 년 간 알루미늄 생산량이 늘어나면서 가격도 많이 떨어진 상태예요.

세계철강협회 자료에 따르면, 스틸 캔의 재활용으로 인한 이산화탄소 배출 저감 효과는 연간 1,300만 톤에 달해 지구온난화 방지에도 크게 기여한 것으로 나타났어요. 가공이 용이하고 친환경적이며, 재활용성까지 우수한 스틸 캔의 활용을 점점 확대해야 해요. 지구를 살리는 작은 실천, 우리 친구도 스틸 캔 사용에 동참해 줄 거죠?

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

l 철은 용접이란 걸 해야 붙어요!

건설 현장에서 아저씨들이 보호 안경 쓰고 불꽃 튀기면서 작업하는 모습 본 적 있죠? 그게 바로 용접이에요. 연결하고자 하는 물체의 접합 부분에 열과 압력을 가해 붙이는 기술이죠. 축구장 몇 배 크기의 선박부터 자동차, 아파트, 가전기기, 심지어 휴대폰 같은 작은 전자기기에도 용접 기술이 적용돼 있어요. 철강뿐 아니라 거의 모든 금속이 하나의 제품으로 상용화 되기 위해서는 용접은 필수랍니다.

이러한 용접은 비교적 이음 구조가 간단하고 재료나 작업 공수의 절감이 가능해 경제적이라는 장점이 있어요. 또한 이음 효율이 좋고, 두께의 제한도 없어요. 특히 철은 금속 중에서도 용접하기 가장 좋은 금속이에요. 때문에 철강 소재에 많이 쓰이고 있어요.

하지만 열을 가하는 작업이기 때문에 재료의 성질이 변하고, 변형이 생겨 사고가 날 수 있어요. 또한 용접 대상 물체의 무게가 매우 무겁기 때문에 넘어지거나 사람과 충돌하면 큰 사고가 발생할 수 있죠. 이 단점을 보완하기 위해 포스코는 다양한 철강 제품과 용접 기술을 연구하고 있는데 이건 뒤에서 자세히 설명해 줄게요.

▲ 철강구조물은 강판을 오리고 붙여서 만드는 용접의 마술에 의해서 최종 제품으로 탄생한다(사진: 포스코 원료수송 전용 선박)

l 용접이 왜 중요하냐면요…

용접은 매우 중요해요. 용접 부실은 대부분 대형사고로 이어지거든요. 구조물이 붕괴된 사건들을 살펴보면 주원인으로 용접불량이 꼽히는 경우가 많아요. 1994년에 발생한 성수대교 붕괴사고가 대표적인데요. 교량 상판을 떠받치는 철제 구조물의 연결 이음매 용접 불량으로 다리가 무너져 32명이 목숨을 잃었어요. 완공된 지 불과 15년밖에 되지 않은 다리에서 벌어진 참사였죠. 비단 우리나라만의 일이 아니에요. 1980년 3월 북해에서 석유 노동자들을 위한 해양구조물(반잠수식 RIG)이 붕괴되서 123명이 목숨을 잃었어요. 플랫폼 한쪽 다리 균열(용접 불량)로 구조물이 붕괴된 건데요, 그날 저녁 북해에는 강풍 조건이 있었지만 6m 높이 파도로 이렇게 큰 사고가 날 것이라고는 아무도 생각하지 못했대요.

▲(오른쪽) 해양구조물 반잠수식 Oil RIG 붕괴(‘1980년 3월 27일, 북해), 풍속 약 70km/h, 파고: 6~7m, 용접결함에 의한 피로파괴 (이미지 출처)

l 용접을 가장 잘아는 사람이 포스코에 있어요!

앞서 용접에 쓰는 금속이 무거워서 사고가 날 수 있다고 얘기했죠? 포스코는 튼튼하면서도 가벼운 철을 생산하고 있어요. 보통 철이 얼마나 단단한지 말할 때 ‘인장강도’라는 표현을 써요. 인장강도는 철을 양쪽으로 잡아당겼을 때 얼마나 견딜 수 있는지를 뜻하는데, 특히 자동차에 들어가는 기가스틸은 최대로 견딜 수 있는 인장강도가 1,000 Mega Pa이에요. 다시 말해, 기가스틸은 1 Giga Pa이상의 초고강도강이란 말씀. 10원 동전 크기 기가스틸에 전교생이 매달려도 버틸 수 있답니다.

이렇게 튼튼하면서도 가벼운 철을 용접하기 위한 용접 기술도 포스코에서 개발하고 있어요. 일명 레이저 용접기술! 고밀도로 집속된 레이저 빔을 쏘아서 용접하는 방식인데요. 초고장력강판(AHSS), 마그네슙(Mg)합금, 알루미늄(Al)합금, 이종금속 접합부 등의 맞대기, 겹치기, 모서리 등 다양한 이음부에 적용 가능하다는 장점이 있어요. 이러한 용접 방식은 제품의 생산 속도를 증가시키고, 용접 부위를 강하게 하기도 한답니다.

‘철강+비철금속’, ‘금속+고분자’ 등 성질이 서로 다른 물성의 이종소재를 결합하면 경량화 등 단일 소재에서는 확보할 수 없었던 최적의 성능을 이끌어낼 수 있어요. 그렇다면 서로 다른 두 소재를 튼튼하게 이을 수 있는 방법도 필요하겠죠? 포스코는 레이저뿐 아니라, 손바닥을 비빌 때 생기는 열과 같은 마찰 에너지, 초음파 등을 이용해 알루미늄, 마그네슘, CFRP(탄소섬유 강화플라스틱, Carbon Fiber Reinforced Plastics) 등을 철에 접합하는 기술도 개발하고 있답니다.

아참! 용접에 필요한 소재인 용접재료도 고객사와 공동 개발하고 있어요. 특히 친환경차용 초고강도 도금강판, LNG 저장탱크 극저온용강(아주 추운지역에서도 강재가 깨지지 않는 성질) 등의 분야에서는 기본적인 용접성 뿐만 아니라 용접재료의 성능 향상이 필수적이기 때문이에요.

딱풀로도 안 붙는 철이 척척 붙어 있는 비결, 이제 알았죠? 본드보다 더 튼튼한 용접 기술을 고민하는 포스코의 노력이 있는 한, 용접이 말썽 부릴 일은 없겠어요~

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

국토의 70%가 산지인 우리나라는 차를 타고 달리다 보면 크고 작은 터널을 쉽게 볼 수 있어요. 국토교통부의 조사에 따르면 지난해 기준 국내 도로에는 총 2,682개의 터널이 있다고 해요. 그중 고속도로에만 1,204개의 터널이 존재한다고 하니 우리 친구가 할머니 댁에 다녀오는 길에 터널을 엄청 많이 만날 법도 하네요~

그런데 터널을 통과할 때마다 뭔가 공통점을 발견하지 않았나요? 맞아요! 터널은 모두 둥근 모양이에요. 거대한 산속을 통과하는 터널이 무너지지 않고 버틸 수 있는 비결은 바로 이 둥그런 아치 구조에 있답니다.

l 터널이 튼튼히 버틸 수 있는 이유는? 바로 둥근 모양에 있다!

아치(arch)는 구부러진 곡선 구조를 말해요. 아치 구조는 위에서 누르는 힘을 곡선을 따라 아래로 분산시켜 하중을 줄여주기 때문에 예부터 구조적으로 우수한 건축기법으로 손꼽혔어요. 내부가 뚫려 있는 터널이 산의 무게를 거뜬히 버틸 수 있는 건 터널 위에 쌓여있는 흙과 암석의 무게를 아치 구조를 통해 밑으로 내려 바닥이 하중을 견딜 수 있도록 하기 때문이에요. 이런 원리를 공학 용어로는 ‘아칭 효과 (Arching Effect)’라고도 불러요. 만약 터널이 사각 구조였다면 평평한 천장에 하중이 집중되어 균열이 발생하고 무너질 우려가 있어요.

우리 친구, 바닷가에서 두꺼비집이나 모래성 만들어 본 적 있죠? 동그랗게 만든 두꺼비집은 손바닥으로 세게 두드려도 잘 깨지지 않는 반면, 네모반듯하게 쌓은 모래성은 손바닥으로 살짝 누르기만 해도 쉽게 무너지는 것과 같은 원리에요. 터널이 아치 구조를 고집하는 이유, 이제 알겠죠? 터널 외에도 아치 형태는 다리나 건물 등 우리 주변에서 쉽게 찾을 수 있어요. 우리 몸의 무게를 견디는 발바닥도 아치 모양으로 되어있고, 장기를 보호하는 갈비뼈도 아치 형태랍니다.

아치 구조를 여러 방향으로 더하면 천장이 사방으로 동그란 돔(dome) 구조가 돼요. 둥근 그릇을 엎어놓은 모양인 돔 구조는 아치 구조의 입체적인 형태라고 할 수 있어요. 돔 구조는 위에서 누르는 힘을 둥그런 천장을 따라 구조물 전체에 분산시키기 때문에 기둥이 없이도 스스로 버틸 수 있어요. 이게 바로 야구장이나 축구장을 실내 구장으로 만들 때 돔 구조를 적용하는 이유랍니다. 실내 구장에 기둥이 잔뜩 있으면 제대로 경기를 할 수 없겠죠? 이렇게 아치 구조와 돔 구조는 수직 하중을 수평 방향으로 분산시켜 큰 무게를 지탱하는 동일한 과학적 원리가 작용해요.

l 천장이 울룩불룩한 터널의 비밀!

이런 아치, 돔 구조 원리는 스틸을 만들 때도 그대로 적용된답니다. 평평한 강판보다 구불구불 아치 모양으로 생긴 강판이 훨씬 더 강하거든요! 그럼 아치 구조의 터널에, 아치 구조의 강판을 적용하면 어떨까요? 당연히 더 강하고 안전한 터널을 만들 수 있겠죠? 바로 위에 있는 사진처럼요.

사진 속 터널은 남산 버티고개에 있는 생태터널이에요. 사람과 동물이 도심 속에서도 안전하게 길을 건널 수 있도록 만든 터널인데요. 자세히 보면 터널 천장이 울룩불룩한 거 보이나요? 맞아요. 이게 바로 구불구불 곡선을 넣은 강판으로 만든 터널이랍니다. 이런 강판은 ‘파형(波形)강판’이라고 불러요. 파형강판은 평평한 강판보다 강성^*이 높아 더욱 안전한 터널을 만들 수 있어요. 좀 더 자세히 알아볼까요? ^*강성(强性): 하중을 받는 구조물이나 부재가 변형에 저항하는 성질.

l 평평한 스틸보다 구불구불한 스틸이 강하다?

파형강판은 일반 강판에 비해 단면계수가 10~30배 높데요. 단면 계수는 하중을 지탱하기 위해 견뎌야 하는 정도를 숫자로 나타낸 거라 생각하면 쉬워요. 단면 계수가 높을수록 하중에 대한 저항력이 높답니다. 그 원리도 터널에서 본 아치 구조에서 찾을 수 있어요. 강판에 아치 모양으로 굴곡과 높이를 만들어 강성을 극대화한 거죠.

위 그림처럼 강판 위에 무거운 물체를 올려놓는다고 가정해볼까요? 평평한 강판은 수직 하중을 그대로 받기 마련이지만 파형 강판은 윗부분의 무게가 파형강판의 곡선을 따라 분산되기 때문에 같은 두께라도 더 큰 힘을 견딜 수 있어요. 이렇게 강한 파형강판은 큰 무게를 견뎌야 하는 터널은 물론이고, 광물을 실은 거대한 트럭이 오가는 광산 진입 도로, 강력한 방호 성능이 필요한 탄약고, 방호벽 등 국방시설에도 쓰인답니다.

속이 텅텅 빈 터널이 터널을 둘러싸고 있는 흙과 암석의 무게를 거뜬히 버텨내는 비결, 구불구불한 강판이 평평한 강판보다 강한 이유는 ‘아치 구조’의 같은 과학적 원리에서 비롯된 거였네요. 우리 친구, 이제 아무리 긴 터널을 만나도 겁먹을 필요 없겠죠?

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우리 친구 고려청자의 매력에 푹 빠졌네요. 예로부터 푸른빛으로 유명했던 고려청자는 세계 어디서도 흉내내기 어려운 독특한 색감으로 명성이 자자해요. 색깔이 얼마나 아름다웠는지 12세기 송나라 사신 서긍(徐兢)은 고려청자를 두고 ‘고려는 빛깔이 푸른 도자기를 만드는데 그 색감을 말로 형용할 수 없다’며 신비로운 색인 ‘비색(翡色)’이라고 표현할 정도였죠.

▲청자 참외 모양 병(좌) 국보 94호, 청자 음각 무늬 조롱박 모양 주전자(우) *출처=국립중앙박물관

옛날엔 화려한 색상을 표현할 수 있는 물감도 없었을 텐데 어쩜 이렇게 은은하고 신비로운 빛깔을 만들어낼 수 있었을까요? 비결은 고려시대 도공들의 만능 물감, ‘철’에 있답니다.

l 쓱쓱, 철로 그림을 그려요

철이 어떻게 물감이 될 수 있냐고요? 제철소에서 생산된 스틸은 기본적으로 은회색이지만 그 원료인 철은 알고 보면 적색, 갈색, 심지어 흑색인 것도 있답니다.

철은 다른 물질과 결합하는 화학반응을 통해 우리가 몰랐던 다양한 색깔로 변신해요. 산소와 만나면 붉은빛을 띠게 되고, 복잡한 화학성분을 만나면 짙은 파란색으로도 변한답니다. 이러한 특성 때문에 산화철은 예로부터 안료로 널리 사용됐는데요. 이미 10만 년 전부터 바디 페인팅 용으로 산화철을 사용했고, 벽을 도색할 때도 산화철에서 색을 얻어 썼다고 해요.

눈치챘겠지만 고려청자의 비취색도 철의 화학 반응으로 나타나는, 우리가 몰랐던 철의 색 중 하나예요. 청자를 만들 때 바르는 흙이나 유약에 포함된 ‘산화철(FeO, Fe₂O₃)’이 가마 속 ‘불꽃’과 만나 화학반응을 한 결과물이죠. 좀 더 자세히 설명해 줄 테니 잘 따라오세요!

l 고려청자 비색의 숨은 비밀, “산화철의 환원”

고려청자를 구울 땐 산소 함량이 낮은 밀폐된 가마(전문용어로는 “환원염”이라고 해요)에서 구웠다고 해요.^* 가마에는 땔감을 태울 산소가 부족하다 보니 연소 시, 시커먼 연기와 그을음, 그리고 일산화탄소(CO)가 발생하는데요. 이 일산화탄소는 반응성이 무척 강해서 다른 물질에 붙어있는 산소(O)를 떼어내 안정적인 상태가 되려는 성질이 있어요. 그래서 청자 표면에 있던 산화제이철(Fe₂O₃)에서 산소를 빼앗아 이산화탄소(CO₂)가 된 뒤 공기 중으로 사라져버리죠.

^*토기를 굽는 데는 외부의 공기를 차단하여 내부의 산소를 모두 태우게 하는 불인 환원염과 외부공기가 직접 공급되어 산소와 화합된 불인 산화염을 이용하는 2가지 방식이 있다.

청자 표면에 있던 산화제이철은 산소를 잃고 산화제일철(FeO)로 환원되는데요. (물질에서 산소가 분리되는 화학작용이 ‘환원’이라는 건 이미 배웠죠? 잘 기억나지 않는다면 여기를 참고해 주세요!) 이 산화제일철은 산소 하나와 철 하나가 결합해 이온값이 +2인 산화철이에요. 이 +2가 철이온이 많으면 푸른색을 내기 때문에 유약과 작용하여 청자도 푸른 비취색을 띠게 되는 거랍니다. 화학식으로 정리해 볼까요?

Fe₂O₃+CO→2FeO+CO₂

“불완전연소로 생긴 일산화탄소가 청자 표면에 있는 산화철을 환원시키고, 환원된 산화철에 함유된 철 이온 때문에 청자가 비취색을 띤다!” 어렵지 않죠?

l 고려청자 만들기는? 쉽지 않아요 ㅠ_ㅠ

그럼 놀이터에 있는 흙으로 도자기를 빚어 유약을 바르고 가마에서 구우면 비취색 청자를 만들 수 있냐고요? 아쉽지만 그럴 수 없어요. 도자기를 만들 수 있는 흙은 많지만 비취색 청자를 만들 수 있는 흙은 따로 있거든요.

비취색 청자를 만들 땐 철분 함유량이 낮은 미세한 입자의 흙을 써야해요. 왜냐면 흙 속에 철이온이 적을수록 연한 녹색을 띠고, 많을 수록 진한 갈색을 띠거든요. 철 함유량이 낮아야 초벌 구이 시 표면에 낮은 산화철이 생성되고, 밀폐된 가마에서 구울 때에 낮은 농도의 철 이온을 유지해서 비취색이 발현될 수 있어요. 흙에 든 철의 양은 우리가 쉽게 조절할 수 없기 때문에 아쉽게도 주변에 있는 흙으로는 비취색 청자를 만들기 어렵다고 합니다. (어느 물리학자가 고려청자의 고장인 전남 강진에서 많은 고려청자 조각을 조사하여 밝혀낸 사실이랍니다~)

고려청자는 제작 방법 자체가 비법이었기 때문에 일반에 공개되지 않았어요. 16세기 이후에는 비법 전수도 끊기는 바람에 비취색의 수수께끼를 풀어내기 쉽지 않았죠. 처음에는 유약에 비취색의 비결이 있을 거라는 주장이 많았는데요. 거듭된 연구를 통해 마침내 흙의 성분, 유약, 굽는 방법이 복합적으로 작용한 결과란 사실이 밝혀졌답니다. 다만 아직까지도 당시의 색상을 구현해내는 건 어렵다고 해요.

l 철로 도자기에 무늬도 새겼어요

앞서 비취색 청자는 산소량이 적은 가마에서 굽는다고 했죠? 그럼 반대로 산소량이 풍부한 가마(전문용어로는 “산화염”이라고 해요)에서 구우면 어떻게 될까요? 불꽃 속 풍부한 산소가 도자기 흙 표면에 있는 철분과 결합해 붉은색의 산화제이철(Fe₂O₃)을 생성해요. 그 결과 붉은빛의 도자기가 만들어진답니다.

옛 도공들은 철을 이용해 도자기에 무늬를 넣기도 했어요. 철화(鐵畵)청자가 대표적인데요. 산화철(Fe₂O₃)이 포함된 흙을 물에 풀어 만든 철화 안료로 문양을 그린 뒤, 유약을 발라 불로 구워내면 풀, 꽃과 같은 멋진 문양이 만들어졌어요. 비색 청자에 밀려 대중들에게는 비교적 덜 알려졌지만, 기름을 넣는 유병으로, 때론 얼굴을 씻는 세숫대야 등으로 사용되며 고려 시대 백성들과 삶을 함께해 왔답니다.

▲청자철화국당초문발(좌), 청자 철화 초문 병(우)  *출처=국립중앙박물관

단단한 무기를 만드는 데만 쓰인 줄 알았던 철이 예쁜 도자기를 빚는 데도 쓰였다니, 고려 시대 도공들은 모두 화학자였나봐요. 이런 사실들을 어떻게 알았을까요?

천 년 세월이 지나도 여전히 아름다운 빛깔을 뽐내고 있는 고려청자, 그 배경에는 우리 조상님들의 멋과 지혜, 그리고 철이 있었다는 점, 잊지 마세요!

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뜨거운 햇빛으로부터 피부를 보호해 주는 선크림! 태양이 이글거리는 여름 휴가철엔 더욱 없어선 안 될 필수품인데요~ 그런데, 선크림이 녹 제거에 효과가 있다니, 포스코 뉴스룸이 그 원리를 들여다보지 않을 수 없겠네요!

l 철 + 산소 = 산화철(aka. 녹)

먼저 녹이 생기는 원리부터 알아볼게요! 우리 친구가 TV에서 본 것처럼 칼이나 가위나, 못 같이 철로 만든 물건에는 녹이 스는 걸 흔히 볼 수 있어요. 철에 녹이 스는 이유는 산화 반응 때문인데요. 산화(酸化)란 산소와의 결합을 뜻해요. 철(Fe)이 공기 중 산소(O₂)와 물(H₂O)을 만나면 급속도로 산화 반응을 일으켜 산화철(Fe₂O₃, 또는 Fe₃O₄)이 되는데요. 바로 이 산화철이 우리가 알고 있는 ‘녹’이랍니다.

철 + 산소 = 산화철(녹)이라는 공식이 나오죠? 그럼 산화철(녹)을 다시 원상태인 철로 되돌리기 위해선 어떻게 하면 될까요? 눈치가 빠른 친구들은 이미 답을 예상했을 텐데요~ 맞아요! 산화철(녹)에서 산소를 제거하면 깨끗한 철이 됩니다. 산화 반응과 반대로 물질에서 산소를 분리하는 화학 반응을 환원(還元)이라고 불러요. 산소와의 결합은 ‘산화’, 산소와의 분리는 ‘환원’ 어렵지 않죠?

l 선크림 속 자외선 차단 성분이 녹을 제거한다?

선크림 속에는 탄산칼슘(CaCO₃)과 산화타이타늄(TiO₂)과 같은 자외선 차단 물질이 들어있어요. 두 성분은 자외선을 반사하는 불투명한 물질이에요. 탄산칼슘과 산화타이타늄 성분이 포함된 선크림을 바르면 자외선이 피부에 닿지 않도록 막아줘요. 선크림을 바르면 피부가 하얗게 되는 백탁 현상이 일어나는 것도 바로 이 성분 때문이랍니다.

녹이 슨 가위에 선크림을 바르고 30분 정도 기다리면 선크림 속 탄산칼슘 그리고 산화타이타늄이 녹(산화철)으로부터 산소를 빼앗는 화학작용이 일어납니다. 화학식을 한번 살펴볼까요?

Fe₂O₃ + 3CaCO₃ → 3CaO + Fe₂ (CO₃) ₃
6 Fe₂O₃ + 4TiO₂ → 4TiFe₃O₆ + O₂

화학식이 복잡해 보이지만, 사실 간단한 원리랍니다. 산화철(녹)과 선크림 속 탄산칼슘과 산화타이타늄이 만나면 산화철에 포함돼 있던 녹슨 철(Fe)이 새로운 화합물을 만들게 되고, 시간이 흐른 뒤 마른 천으로 선크림을 닦아내면 이 새로운 화합물들이 제거되면서 녹슬지 않은 깨끗한 철(Fe)이 남게 되는 거예요! 정말 신기하죠?

녹을 깨끗이 제거한 가위, 다시 녹이 슬지 않게 하려면 어떻게 해야 할까요? 스틸에 녹이 슬지 않게 하기 위해서는 녹스는 데 필요한 물과 산소를 차단하는 것이 가장 중요해요. 선크림으로 녹을 제거하면 선크림 속 오일 성분이 스틸 표면을 코팅해 공기와의 접촉을 차단해 줘 녹 방지 및 윤활 효과까지 얻을 수 있답니다. 우리 친구가 TV에서 본 가위도 녹을 제거하고 나니 새것처럼 반짝반짝 빛났죠?

l 녹슬지 않는 스틸도 있다고요?

▲포스맥(PosMAC)으로 만든 태양열 발전 지지구조물. 포스맥은 뛰어난 내식성 덕에 태양열 구조물용으로 각광받고 있어요

지금까지 스틸에 녹이 생기는 이유와 선크림으로 녹을 제거하는 원리를 알아봤어요. 그런데 포스코가 만드는 스틸 중에는 녹슬지 않는 스틸이 있다는 사실 아셨나요?

포스코의 고내식 합금 도금 강판 포스맥(PosMAC)이 바로 그 주인공! 포스맥은 일반 도금 제품보다 내식성이 3배 이상 뛰어나고 20년간 녹이 슬지 않는다는 품질 인증서를 발급할 만큼 세계 최고 수준의 내식강이에요. 포스맥에는 마그네슘, 아연, 알루미늄 3가지 원소를 합금화한 도금이 입혀지는데, 외부에 노출될수록 매우 안정적이면서도 치밀한 필름 층이 만들어져 부식에 강해진다니 정말 신기하죠?

포스맥이 있다면, 녹을 깨끗이 지우는 선크림도 필요 없겠어요~

* 도움말 주신 분: 포스코 철강솔루션연구소 성능연구그룹 유윤하 수석연구원

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

우리 친구, 환경을 생각하는 마음이 너무 예쁘네요! 선생님 말씀처럼 전기차와 수소차는 대표적인 친환경 자동차에요. 가솔린이나 LPG와 같은 화석연료를 쓰는 자동차와 달리 전기차와 수소연료전지차는 전기 에너지를 동력으로 하기 때문에 차에서 대기오염 물질이 배출되지 않는답니다.

잠깐, 전기차와 수소차 모두 전기 에너지로 달린다고요? 맞아요. 다른 점이 있다면, 전기차는 전기를 외부에서 충전해 사용하고 수소차는 수소를 충전해 차 속에서 스스로 전기를 만들어 쓴다는 점이에요. 전기차와 수소차는 전기 에너지로 달리는 친환경 자동차라는 것 외에 공통점이 하나 더 있는데요. 바로, 포스코의 소재와 기술이 들어간다는 사실!

그럼 전기차가 도로 위를 쌩쌩 달리는 데 포스코가 어떤 도움을 줬는지 함께 알아볼까요?

첫째, 전기차의 구동모터에 에너지 효율이 높은 포스코의 전기강판이 쓰이고 있어요. 전기차는 전기를 충전해 → 배터리에 축적된 전기로 → 모터를 회전시켜 구동 에너지를 얻는데요. 전기차의 구동모터는 일반 차의 엔진, 사람으로 따지면 심장과 같은 역할을 합니다. 전기를 적게 쓰면서 모터를 많이 회전시킬 수 있다면 너무 좋겠죠? 포스코의 Hyper NO 전기강판이 있다면 가능해요. 포스코 Hyper NO는 전기에너지가 회전 에너지로 바뀌는 과정에서 발생하는 에너지 손실을 최소화하고, 효율성을 높일 수 있도록 개발됐어요. 0.15mm 두께까지 아주 얇게 만들 수 있어 기존 전기강판 대비 에너지 손실이 30% 이상 낮은 고효율 전기강판이랍니다.

둘째, 전기차의 가볍고 튼튼한 차체와 충격 흡수 장치, 배터리 팩에는 가볍고 튼튼한 포스코의 기가스틸이 쓰인답니다. 기가스틸은 10원짜리 동전만한 크기에 25톤의 무게를 견딜 수 있을 만큼 단단한데요. 자동차 차체로 흔히 쓰이는 알루미늄보다 3배 이상 얇고, 3배 이상 튼튼합니다. 기가스틸로 전기차를 만들면 사고 시 충격을 완화시켜 탑승자의 안전을 지킬 수 있어요. 또한 차의 무게가 가벼워져 운전 시 에너지 소모량을 최소화하여 깨끗한 지구를 만드는 데 도움이 됩니다.

셋째, 전기차 배터리에서도 포스코의 기술력을 찾을 수 있어요. 전기차 배터리는 한번 쓰고 버리는 1차 전지가 아니라, 계속 충전해서 사용할 수 있는 2차 전지인데요. 포스코그룹은 2차 전지의 핵심 소재인 양극재, 음극재를 모두 생산하고 있답니다.

다음은 수소차 차례! 수소차는 이름 그대로 수소를 연료로 하는 전기 자동차입니다. 수소차도 전기차이지만, 전기를 충전하지 않아요. 왜냐하면 수소차 속에 ‘연료전지’가 들어 있어서 이곳에서 전기를 만들어 내기 때문이죠! 그렇다면 수소차에는 포스코의 어떤 기술력이 들어있을까요?

수소차의 전기를 만들어 내는 연료전지 안에 바로 포스코의 놀라운 기술력이 숨어있어요. 수소와 산소가 만나면 물이 되는 건 다 아시죠?(2H₂+O₂=2H₂O) 연료전지는 자동차에 주입된 수소를 산소와 화학반응시켜 전기를 만들어 내는데요, 이때 연료전지 안에 있는 금속분리판이 포스코의 스테인리스 스틸로 만들어졌답니다. 포스코의 금속분리판은 전기전도성이 높으면서도 내식성과 내구성이 강해서, 습한 환경이나 외부 충격에도 잘 견딜 수 있어요. 이 금속분리판의 이름은 Poss470FC. 포스코가 13년 동안 연구해서 발명한 소재라니 정말 대단하죠?

전기차와 수소차를 만드는데 포스코 스틸이 이렇게 멋진 역할을 하고 있었다니 놀랍네요~ 친환경 모빌리티 시대에 솔루션을 주는 포스코 스틸! 스틸은 깨끗한 지구를 만드는 데 없어서는 안 될 아주 중요한 미래 소재랍니다.