전 세계를 슬픔에 잠기게 했던 일본 구마모토현 지진에 이어, 지난 4월 에콰도르에서도 큰 지진이 일어나면서 많은 이들이 그 피해에 가슴 아파했는데요.

더불어 우리나라는 지진에 얼마나 대비하고 있는지, 우리가 생활하고 있는 건물들은 과연 안전한 내진 설계로 지어졌는지, 궁금해질 수밖에 없습니다.

내진 설계에 꼭 필요한 존재인 내진 철강재는 지진 발생 시 인명 피해, 2차 참사 등을 막는데 중요한 역할을 하는데요. 그렇다면 포스코의 내진 철강재에는 어떤 것들이 있는지 함께 알아보실까요?

 

우선 우리나라의 내진 설계 관련 실정을 알아보고 넘어가겠습니다. 우리나라는 2000년부터 주요 건축물에 대한 내진 설계를 의무화했습니다. 1982년부터 내진설계를 적용한 일본보다 한발 늦은 것이죠.

건축물 설계시 3층 이상의 건물에 대해서는 진도 6을 견딜 수 있도록 내진설계를 해야하고, 내진 강재를 사용해야 한다는 규정이 생긴 이후, 공공기관, 대규모 시설물 등에 대한 내진 성능 보완 작업이 꾸준히 이루어지고 있는 상황인데요.

무엇보다 2000년 이전의 건축물들은 내진설계가 미반영이 되었기 때문에 학교시설의 경우, 전문기관의 내지진 구조안전성 전수조사를 통해 안전에 취약하다는 평가를 받은 바 있죠. 최근 학교시설, 대규모 관람/집회시설을 대상으로 강재를 이용한 내진보강 공법들이 적용되고 있습니다.

△ 동대문디자인플라자(TMCP강, 100mm)

2000년 이후 내진설계가 의무화되면서 국내 주요 철강사들이 건축용 내진 강재를 앞다투어 생산하고 있는데요. 이중 가장 먼저 상용화를 마치고 우수한 품질의 내진 강재를 만든 철강사는 포스코라 할 수 있습니다. 포스코는 1995년에 이미 SN강재개발 상용화에 성공했고, 그외 TMCP강, HSA강, 내지진강관 등 강구조 건축물에 들어가는 내진용 강재를 생산, 판매하고 있습니다.

또 포스코는 최근 발생한 지진의 영향으로 대형건축물, 공공이용시설 등에 안전한 내진 강재가 쓰이는 것이 더욱 중요해질 것으로 보고, 관련 제품 개발에 더욱 박차를 가할 예정입니다. 또한, 건축구조물에 규제가 까다로운 일본 등에도 판매를 확대하여 포스코 제품의 우수성을 점차 알려 나갈 계획이랍니다.

 

[SN강] 신도림 테크노마트, 고양 체육관

 

△ 이미지 출처 – 테크노마트 홈페이지

그럼, 포스코가 생산하는 각종 내진 철강재가 어디에 쓰였는지 함께 알아볼까요? SN강재는 일본내 건축물의 내진설계강화 및 강재의 용접성 향상을 목적으로 1994년에 제정된 SN(Steel New Structure) 규격을 따르는 강재를 말하는데요. 포스코는 1995년 SN강재개발 상용화에 성공하고 1999년 KS규격(KS D 3632) 인증을 획득했습니다. 포스코의 SN강재는 신도림 테크노마트, 고양 체육관 등 일반 건축물에서부터 대형 공공시설까지 널리 사용되고 있죠.

[TMCP강] 서울 국제금융센터, 동남아 유통단지, 일산킨텍스

△ 이미지출처 – 킨텍스 홈페이지

SN강재 이외 내진용 강재로는 건축구조용 TMCP강이 있는데요. 건축구조용 TMCP강은 판두께 40mm를 초과하더라도 강도가 낮아지지 않고 내진성능과 용접성능이 우수하며 인성이 좋고 항복비가 낮아 지진이 났을 때 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있습니다. 포스코의 TMCP강은 여의도 서울 국제금융센터, 동남아 유통단지, 일산킨텍스 등에 적용되었답니다.

[HSA강] 서울대 관정도서관, 롯데슈퍼타워, 동대구역 복합환승센터

 

△ 서울대 관정도서관(HSA 800)

HSA 500/600/800 강종은 비교적 최근 개발된 강종으로, 우수한 내지진 성능을 보유하고 있는데요. 롯데슈퍼타워, 서울대 관정도서관, 동대구역 복합환승센터 등에 적용되어 초고층 건축물 장경간(長Span)건축물에 적합하다는 평가를 받고 있답니다.

[내지진강관] 포스코 글로벌 R&D 센터, 고척동 돔 경기장, 진주 종합경기장

 

△ 이미지 출처 – 서울시설공단 홈페이지

 

또 다른 내진용 강재인 내지진강관도 널리 사용되는 강재입니다. 내지진강관은 SN강재 또는 건축구조용 TMCP 강재를 사용해 원형 또는 각형으로 제작한 강관을 말하는데요. 강도가 좋고 용접성도 우수한데다 경제적 설계, 시공이 가능하다는 장점이 있습니다.

포스코의 내진강재를 사용하여 생산되는 내지진강관으로는 원형강관(SPAR295, SPAR360), 각형강관(SPAR235, SPAP325) 등이 있고 강관사, 철구제작사와 협업을 통해 신수요 개발 활동을 적극적으로 추진하고 있습니다. 이 같은 내지진강관은 송도 포스코 글로벌 R&D 센터, 고척동 돔 경기장, 진주 종합경기장 등에 적용되었습니다.

---

 

Hello, 포스코 블로그와 함께 알아본 내진 철강재 이야기!

유익하게 읽으셨길 바라며,

스틸캐스트는 더욱 흥미로운 이야기로 돌아올게요

 

△ 이미지 출처 – 플리커

영화 <아이언 맨> 시리즈 속 아이언 맨의 수트를 만드는데 쓰였던 소재. 바로 티타늄인데요. 실제로 티타늄은 광범위한 사용성 때문에 ‘꿈의 금속’이라고 불리기도 합니다. 티타늄은 지구 상에 풍부하게 매장되어 있지만 제련이 워낙 어려워 미국, 일본 등 선진국에서만 주로 생산되어 왔는데요. 포스코는 2008년부터 티타늄 사업에 뛰어들어, 초기 5년 동안 1만 톤이 넘는 판매량을 달성했습니다. 그럼, 티타늄이 왜 이토록 각광받는지, 자세한 이야기를 함께 보실까요?

△ 이미지 출처 – 플리커

 원자번호 22번, 원소기호는 Ti에 해당하는 티타늄(titanium)은 매우 단단하며 가볍고, 부식에도 강한 금속입니다. 같은 강도로 강철보다 43%나 가볍고, 알루미늄 합금에 비해 2배나 강해 항공기 제작에 쓰일 정도죠.

티타늄은 지구 상에서 9번째로 풍부한 원소로, 흙에도 0.5% 정도 들어있을 만큼 널리 분포되어 있는데요. 순수한 금속 티타늄은 1910년에야 처음 추출되었으며 상업적 생산은 그보다 더 늦은 1940년에 처음으로 이루어졌습니다. 매장량이 풍부함에도 불구하고 상업적으로 사용된 역사가 짧은 이유는 티타늄 광물을 제련해 순수 티타늄을 뽑아내는 과정이 매우 어렵고 까다롭기 때문입니다. 그런 이유로 미국, 일본 등 선진국 중심으로 생산되어 왔고, 그 가격도 매우 높죠.

△ 이미지 출처 – 플리커

제련 공정이 까다롭고 비용이 많이 들지만, 가볍고 강하며, 절대로 녹이 슬지 않는다는 백금에 비교될 정도로 내부식성이 강하다는 장점이 있는데요. 또 현재까지 밝혀진 바로는 인체에도 독성이 없습니다. 이런 강점들 덕분에 티타늄의 쓰임새는 계속해서 넓어지고 있으며, 항공, 우주 등 미래산업에서도 각광받는 소재입니다.

△ 이미지 출처 – 플리커

티타늄이 본격적으로 사용되기 시작한 1950년대에는 주로 우주항공, 군수산업에만 쓰였는데요. 기술이 발전할수록 점점 쓰임새가 확대되며 현재는 조선, 원자력 및 산업용에서부터 자동차, 골프채, 등산용품, 주방용품, 화장품에 이르기까지 폭넒게 쓰이고 있습니다.

강하고 가벼우며 부식 되지 않는 성질 때문에 항공 운수 사업에 끊임없이 활발하게 쓰이는데요, 보잉 777에는 1대 당 약 59톤, 747에는 45톤, 에어버스 A340에는 32톤이 사용되는 것으로 추정됩니다. 또 미사일, 군용 차량의 장갑, 우주선 제작에도 많은 양의 티타늄이 사용되죠.

△ 이미지 출처 – 플리커

티타늄은 바닷물에도 부식되지 않아 선박이나 해양플랜트, 해수 담수화 장치에도 쓰이며, 잠수함의 재료로도 사용됩니다. 화학 약품에도 강해서 화학공업에서 쓰이는 여러 장치와 설비를 구성하기도 하고, 인체 내에서도 거부 현상이 없어 임플란트나 인공관절, 인공심장 튜브에도 쓰입니다. 캠핑이나 스포츠 등 레저용품, 주방용품에도 자주 사용되는데, 탄성이 강하고 튼튼한 골프채가 되기도, 쓰려뜨려도 쉽게 망가지지 않는 자전거 안장이 되기도 합니다. 빛을 굴절시키는 성질 때문에 흰색 페인트와 자외선 차단제에도 들어가 있습니다.

이처럼 사용처가 다양한 탓에 세계 티타늄 소비량은 연간 17만 톤 수준에 이릅니다. 그중 중국을 포함해 미국·한국·영국·일본 등 5개국의 티타늄 소비량이 전체의 70% 이상을 차지하는데요. 우리나라의 경우 2000년대 후반까지 티타늄 강판을 전량 수입에 의존했으나, 2010년 포스코가 상용화하면서 국산화에 성공했습니다.

포스코는 2008년 티타늄 강판 사업에 뛰어들어 2009년 하반기 제품 개발을 완료했으며, 2010년 상업 생산과 판매에 돌입했습니다. 2015년 5월에는 생산을 시작한 지 5년 만에 누계 판매량 1만 톤을 달성하기도 했습니다.

△ 이미지 출처 – 플리커

티타늄은 건축물의 외장재로도 사랑받습니다. 카멜레온처럼 빛나는 표면과 우수한 불연성 때문인데요. 스페인의 구겐하임 미술관은 이러한 티타늄을 파격적으로 사용해 20세기 최고의 건축물로 평가받기도 했습니다. 구겐하임 미술관은 1997년, 스페인 북부의 쇠퇴한 도시 빌바오를 문화사업으로 다시 일으키기 위해 지어졌는데요. 기이한 형태의 건물 전체를 아름답게 빛나는 티타늄으로 덮은 모양새로 ‘메탈 플라워’라 불리며 유명해졌습니다. 매년 구겐하임 미술관을 직접 보기 위해 찾는 관광객들은 100만 명에 이르며, 연간 관광 수입은 1억 달러가 넘는다고 하네요. 우리나라 건축물 중에서는 동대문 디자인 플라자(DDP)가 티타늄을 사용한 것으로 알려져 있습니다.

---

Hello, 포스코 블로그와 함께 알아 본 티타튬 이야기, 어떻게 보셨나요! 그 무궁무진한 가능성과 용도에 감탄이 나오는데요. 철에 관한 흥미로운 이야기는 다음 시간에도 계속 됩니다. 기대해주세요!