인류의 역사에 도구가 등장하기 시작한 것은 약 250만 년 전이라고 알려져 있다. 석기시대와 청동기 시대를 거쳐 철기시대까지 인간은 다양한 모양과 기능을 더한 도구를 개발해왔고, 특히 철을 사용하면서부터 인류의 생활 모습도 크게 변하기 시작했다.

그럼 오늘은 우리의 일상 속 다양한 분야에서 활약 중인 철에 대해 알아보도록 하자!

l 타이어코드의 핵심은 철이죠!

운전자라면 타이어코드에 대해 잘 알고 있을 것이다. 타이어코드는 타이어의 형태를 잡아주고 내구성을 보강하기 위한 일종의 보강 소재이며, 현재는 스틸 코드(Steel Cord)와 나일론(Nylon Cord), 레이온(Rayon Cord), 폴리에스테르(Polyester Cord) 코드를 사용한다.

스틸 코드란 얇은 와이어 여러 개를 합쳐 놓은 것인데, 이는 타이어가 충격을 흡수하고 승차감을 향상시키는 역할을 한다. 이때 최고급 강재를 활용하게 되면 타이어가 높은 응력을 견딜 수 있기 때문에 도로주행 시 안정성 또한 향상시킬 수 있다.

그렇다면, 타이어를 구성하는 필수 요소인 타이어코드에도 포스코의 제품이 사용된다는 것을 알고 있는가?

포스코 WTP 제품(World Top Premium Product)은 높은 기술력을 바탕으로 고객 경쟁력을 높여주고, 고객을 위한 고부가가치를 제공하는 제품을 말하는데, 타이어코드에 사용되는 포스코 WTP 타이어코드용 선재 역시 경량화와 주행 안정성에 탁월한 도움을 주는 제품으로 꼽힌다.

 
l 철이 없으면 롤러코스터도 없어요!

스트레스를 풀고 싶을 땐? 바로 놀이공원에서 스릴 만점인 놀이기구를 즐기는 것을 추천한다. 그런데 여기서 잠깐! 놀이공원의 주인공인 놀이기구들이 대부분 철로 만들어져 있다는 사실을 잊진 않았을 것이라 생각한다.

그중에서도 롤러코스터의 경우, 전 세계에 설치된 롤러코스터 2,391개 중 96%인 2,296개가 철로 만들어져 있다고 알려져 있다.

철은 탄소의 함량이 낮은 순서에 따라 ‘연철, 강철, 선철’로 나누어지는데 이는 탄소의 함유량으로 조절할 수 있다. 철은 탄소 함유량이 적을수록 유연하고 늘어나는 성질이 커지며, 탄소의 함유량이 많아지면 경도가 높아지고 강해지지만, 부서지기 쉽고 늘어나는 성질은 줄어든다. 때문에 철이 사용되는 곳에 맞게 탄소로 제품의 경도를 조절하거나 특성을 부여하는 것이 필요하다.

특히 놀이기구는 사람이 타야 하는 만큼 단단하지만, 상황에 따라 유연하게 작용되며 변하지 않고 오래 사용할 수 있는 재질로 만들어져야 하는데 이를 모두 만족하는 재질이 바로 ‘철’이다. 철로 만든 놀이기구들은 사람의 무게와 속도에 의한 압력, 중력을 견디며 안전성을 갖춰 우리가 놀이기구를 즐길 수 있도록 도와준다.
 
l 철이라면 세균 걱정은 없어요!

1913년, 스테인리스 스틸의 발명 이후 의료계 혁신이 일어났다고 해도 과언이 아니다. 이전에 비위생적인 환경에서 수술을 받다가 세균 감염으로 많은 사람들이 목숨을 잃었던 경우가 많았는데 스테인리스 스틸을 활용한 이후로는 환자들이 위생적으로 치료를 받을 수 있게 되었기 때문이다.

의료용 스테인리스 스틸인 써지컬 스틸은 녹슬지 않아 부식될 염려가 없고 무엇보다 안전한 살균처리가 가능하기 때문에 수술용 메스, 주삿바늘, 뼈를 고정하는 나사 등 신체부위에 직접 닿거나 체내에 들어가도 안전한 덕분에 의료용품으로 스테인리스 스틸을 사용하고 있다.

앞서 이야기했듯 스테인리스 스틸은 녹이 거의 생기지 않는다. 스테인리스는 철(Fe)에 크롬, 탄소, 니켈, 망간 등 몇 가지 원소를 첨가해 완성한 ‘합금강’이기 때문이다. 또한 스테인리스가 녹이 잘 슬지 않는 이유는 표면에 ‘부동태 피막’이라는 특수한 보호 피막이 형성되기 때문이다.

이 부동태 피막이란 스테인리스를 구성하는 원소 중 크롬(Cr)이 산소(O2)와 만나 산화되어 자연적으로 만들어진 산화크롬 피막(Cr2O3)인데, 두께는 눈에 보이지 않을 정도로 매우 얇고 단단해서 철이 산화되어 녹이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이 산화크롬 피막이 긁혀서 표면의 일부가 파괴되더라도, 크롬이 다시 산소와 만나 피막이 빠르게 재생되는 성질을 갖고 있다.

지금까지 타이어는 물론 놀이기구, 의료용 기구까지 다양한 분야에서 대활약 중인 철(스틸)에 대해 알아보았다. 새삼스럽지만 철의 존재감이 느껴지지 않는가? 앞으로도 우리의 일상에서 함께 하고 있는 그리고 앞으로 함께 할 철의 활약을 기대해본다.

– 본격 숨은 포스코 찾기! –

포스코 기술력 어디어디 숨었나~ 함께 찾아볼까요?

① 더 가볍고, 더 강한 자동차를 위한 친환경 스틸 ‘기가스틸’

포스코는 더 안전하고 가벼운 전기차용 차체, 현가장치, 배터리팩 개발을 위해 알루미늄, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등 경쟁 소재보다 더 강하고 가벼운 ‘기가스틸’을 개발했다. 기가스틸은 1mm² 면적당 100kg의 이상의 무게를 견딜 수 있는 강판으로 십원짜리 동전만한 크기에 25톤 이상의 무게를 버틴다. 또한 알루미늄보다 3배 이상 강하고, 3배 이상 얇은 강판으로 가벼운 차체를 구현할 수 있다는 사실!
이러한 기가스틸은 전기차 차량 사고시 충격을 흡수 및 분산시켜 사고의 충격을 최소화함으로써 배터리가 파손되지 않도록 지키고, 탑승자의 안전을 보호하는 역할을 한다. 무게를 한결 가볍게 하면서 강한 차체를 유지하는 것이 포스코의 기가스틸로 가능해졌다.
뿐만 아니라 포스코의 기가스틸은 경제적이며 환경친화적이다. 알루미늄과 비교해 소재 가격은 3.5배, 가공비는 2.1배나 낮추며 생산 비용을 효율적으로 절감했다. 또한 자동차의 누적 CO₂ 배출량을 기존 대비 약 10% 감소시켜 환경을 보호하는 데 도움을 주며 착하고 똑똑한 소재로 손꼽히고 있다.

② 타이어코드 속에도 강한 스틸이! 포스코의 WTP 타이어코드강

자동차 타이어의 내구성을 높이는 숨은 공신 역시 ‘스틸’이다. 타이어를 구성하는 여러가지 필수 요소 중 하나인 타이어코드에도 포스코 제품이 숨어있다. 포스코 WTP 제품(World Top Premium Product)은 높은 기술력을 바탕으로 고객 경쟁력을 높여주고, 고부가가치를 제공하는 제품을 말한다. 타이어코드에 사용되는 포스코 WTP 타이어코드용 선재 역시 경량화와 주행 안정성에 탁월한 도움을 주는 제품으로 꼽힌다.
포스코 WTP 타이어코드강은 고탄소강 선재를 지름 0.4~0.15mm의 극세선으로 신선 가공한 후 꼬아서 만든다. 타이어가 받는 동적 하중을 견딜 수 있도록 엄격한 품질관리를 거치는 점이 특징이다.

③ 세계 최고 수준의 전기강판 Hyper NO로 만드는 구동모터

모터는 전기자동차의 연비를 향상시키고 자동차의 성능을 높여주는 핵심 부품이다. 전기차 구동모터는 자동차의 엔진에 해당하며, 전류를 통해 구동 축이 회전하도록 만들어주는 부품이다. 구동모터의 효율 향상을 위해 전력 손실이 낮은 전기강판이 요구되며, 이를 위해 포스코는 고효율 모터에 적용하는 세계 최고 수준의 전기강판 Hyper NO를 개발했다. 포스코 Hyper NO는 전기에너지를 회전에너지로 변화시키는 과정에서 필연적으로 생기는 에너지 손실을 최소화하고 효율성을 높일 수 있도록 개발돼 기존의 전기강판 대비 에너지 손실이 30% 이상 낮다. 모터의 효율을 극대화하기 위해 자속밀도를 높이고, 에너지 손실을 최소화시킨 것이다. 에너지 손실을 더 낮게 구현할 수 있는 두께 0.15mm까지 초극박 생산이 가능하다.
포스코는 최근 접착제와 같은 기능을 하는 코팅을 전기강판 표면에 적용하는 이른바 ‘셀프본딩’ 기술을 개발했다. 셀프본딩 기술을 적용하면 용접 등의 물리적인 방식과 달리 전기강판의 전자기적 특성을 저하시키지 않아 모터효율을 향상시킬 수 있으며, 기존의 용접 체결 방식 대비 모터코어의 에너지 손실이 10% 이상 줄어든다.

④ 이차전지의 음극재·양극재는 포스코케미칼로부터!

한 번 쓰고 버리는 일차전지와는 달리 지속적으로 충전해 재사용할 수 있는 이차전지. 전기자동차에 필수적인 리튬이온 배터리가 대표적인 이차전지다. 전기차를 비롯해 휴대용 모바일 기기나 노트북, 산업용 소형 로봇, 전동 공구 등 고용량 및 고출력이 필요한 장수명 분야에서 활용되고 있다. 이차전지를 구성하는 요소는 배터리의 용량과 평균 전압을 결정하는 양극재와 양극에서 나온 리튬이온을 저장했다가 방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 하는 음극재로 나뉜다.
포스코의 떠오르는 글로벌 강자 ‘포스코케미칼’은 이차전지의 핵심 소재인 음극재와 양극재를 생산한다. 포스코케미칼은 세계 최고 수준의 고안정성 양극재를 생산해온 포스코ESM과 국내 유일의 천연흑연 음극재 제조사 포스코켐텍이 지난 4월 합병하면서 갖게 된 이름이다. 이로써 양극재-음극재 시너지를 기대할 수 있게 됐고, 생산 라인에 대한 대규모 선제 투자도 진행 중이다.

⑤ 충전인프라? 포스코ICT가 다 준비했지

전기차 초보 및 예비 유저들의 화두는 언제나 전기차 ‘충전’이다. 얼마나 편리하고 쉽게 효율적으로 전기차를 충전할 수 있느냐가 이 문제의 관건. 포스코 ICT에서는 전기차 충전소 구축, 관제시스템 운영, 충전 멤버십 서비스, 카셰어링 제공 등 전기차 충전에 필요한 토탈 서비스를 제공하는 전기차 충전 인프라 ‘ChargEV(차지비)’를 구축·운영한다. 고객의 접근성과 체류시간을 고려해 롯데마트, 이마트, 홈플러스, LG전자 BEST SHOP 등 전국 주요 거점에 공공형 충전망을 갖추고 있다.

⑥ 안전한 전기공급은 포스코에너지가 책임진다

전기자동차에 전기를 공급하는 일, 그 근원에도 포스코가 빠질 수 없다. 포스코에너지는 1969년 에너지사업을 시작한 이후 50여 년간 수도권에 안정적으로 전력을 공급해오며 인천 LNG복합발전소 운영 등을 통해 국내 최초 민간발전사에서 국내 최대 민간발전사로 성장해왔다.

철강업체로 잘 알려진 포스코, 알고 보니 ‘전기차 핵심소재’도 공급하고 있었다. 다음 숨은 포스코 찾기 2편에서는 집 안에서 찾을 수 있는 포스코 기술력을 파헤쳐 볼 예정이다.