분야별 기술변천

국내 철강산업은 1918년 겸이포제철소 설립으로 시작되었으나, 한국전쟁으로 철강산업의 기반이 거의 상실되었다. 그 후 1956년 대한중공업(현 현대제철)이 50톤급 평로 조업을 개시하여, 비록 소규모이지만 국내 철강산업의 재정비를 이룩하였다.
그 후 어려운 경제여건으로 국내 철강산업은 크게 발전하지 못하였지만, 1973년 포항제철 1기 준공을 시작으로 비약적인 성장을 계속해 왔으며 최근에는 수요성숙기에 진입하면서 특수강 등 고부가가치 강재의 생산비중이 증대하는 등 질적으로 고도화되는 단계에 진입해 있다.

제선

제선분야의 경우 1970년대에는 고로부문에서 코크스 대체 위주의 조업기술이 도입되었으며 1978년 포항 3고로 가동부터 컴퓨터에 의한 조업관리가 본격적으로 도입되었다.

1980년대는 우리나라 고로 생산량이 양적으로 크게 팽창한 시기로서 고로부문에서는 장입기술이 개발되었으며 1987년에는 산소-석탄 취입기술과 인공지능(AI)를 이용한 자동제어 시스템이 개발되었다. 1990년대는 기술정착으로 세계 수준으로의 제선기술을 확보한 시기였다. 특히 초반에는 환경규제가 강화되고 세계 철강경기 불황으로 저가 연료, 원료 사용에 의한 경제적 조업기술 개발 등 환경친화적 제선 조업기술 개발이 적극 추진되었다.

한편 포스코는 1992년부터 분광과 일반탄을 직접 사용하여 용선을 생산하는 혁신제조공정인 파이넥스(FINEX)기술 개발을 추진하여, 2007년 5월 포항제철소에 연산 150만톤 규모의 파이넥스공장을 준공하고 상용화하였다.

고로의 노수명은 설비, 조업 보전 등 총합기술에 의해 이루어진다. 즉, 연와재질 및 설계방법의 개선, 조업안정성 개선, 냉각능력의 향상, 노심 Coke의 통액성 향상 등을 통하여 장수명화 되며 고로수명은 80년대에 6～8년에서 현재는 15년~20년에 달하고 있다.

전로제강

전로 제강의 기술발전과정은 1956년 연산 50만톤의 평로로 출발한 인천중공업(현 현대제철)이 조강을 생산한 이래 1973년도에 포항제철에서 LD 전로제강법을 채택하였으며, 1976년에는 연주기를 도입하여 생산성이 획기적으로 향상되었다. 정련기능으로서 최초의 탈황조업과 진공처리에 의한 품질향상이 시도되었다.

1980년대에는 대형전로 및 연주기 증설에 의한 대량 생산체제와 연주비 상승에 의한 에너지 절약에 관한 기술이 정착되는 시기였으며, 전로조업 기술향상, 품질 고급화를 위한 설비의 도입으로 고급강 양산체제를 갖추게 되었다.

1990년대 이후부터는 고급강 수요의 증가와 더불어 복합처리 공정 개발로 성분의 미세제어 기술 등이 가능하게 되었다. 또한 슬래그 극소화 기술·극저린강과 같은 기술개발로 슬래그 발생량 감소, 취련시간 단축 및 노체수명 향상이 이루어졌다.

2000년대 들어서는 Doble 슬래그 조업기술과 탈린 조업기술의 향상으로 25ppm 극저린강 생산기술을 확보하는 등 고급강 수요와 품질요구에 부합하고 있다.

제강기술은 원료조건의 악화, 강재의 고급화를 위해 용선성분의 편차 흡수와 고급강 양산능력을 확보, 조업의 단순·고속화를 통한 저원가 고효율 프로세스 구축을 목적으로 발전하고 있다.

최근에는 기존 탈린 전용로를 탈린탈탄 겸용로로 개조하여 생산능력을 증대하였고, 고효율 고생산 물류구축을 이룩하였다. 아울러 제조원가 절감을 위해 용선대신 저가의 철스크랩을 다량 사용 할 수 있는 저 HMR 조업기술을 개발하여 용선을 90% 수준으로 사용하던 종래의 조업에서 용선을 80% 까지 낮추어 사용 할 수 있는 저 HMR 기술을 완성하였으며, 전로 취련의 안정화를 통하여 생석회 원단위를 30kg/t-s에서 20kg/t-s 까지 절감할 수 있는 기술개발이 이루어 졌다. 이차 정련분야에서는 RH Cycle Time 단축 및 RH, VTD를 활용한 복합공정 최소화를 통해 극저탄소강 Lead Time을 단축하였다.

판재압연

판재압연의 기술발전은 제품 품질향상을 목표로 한 고정도 압연기술이며 제품의 두께, 형상, 폭 등의 정도향상이 현저했으며 공정의 연속화 기술로서 연속주조와 열연 설비와의 연속화, 냉연공정의 연속화, 연주 슬라브 이용기술 등이 확대되어 왔으며 고기능 열연강재 신수요 창출과 합금철 가격상승에 따른 원가 인상요인을 극복하고 고객만족을 이루기 위해 합금철 저원가강 및 고객사 공정비용을 생략할 수 있는 공정생략형 강재개발을 핵심과제로 지속적인 제품 및 공정기술개발을 추진하였다. 향후 지속적인 연구, 기술개발 활동을 통해 고객 요구에 부응하는 다양한 특성을 가지는 강종개발과 더불어 저원가 제조 기술의 확대를 통하여 수요산업의 고급화를 이루어 나갈 것으로 보인다.

후판의 경우 유압자동두께제어, 수직압연기, 프로세스 컴퓨터를 활용한 평면형상제어압연법 개발되었고, 최근에는 TMCP(Thermo Mechanical Control Process) 제품의 기술개발을 통해 마무리 압연 직후 온라인상에서 가속냉각을 실사여 강도 및 인성, 용접성이 우수한 제품을 생산하고 있다.

열연강판은 1980년대 후반 상하 작업롤을 교차하여 압연하는 페어크로스밀 및 다듬질 압연기에 작업롤 이동이 가능한 워크롤 시프트밀을 설치하여 열연강판의 치수, 형상 등의 개선 및 고급강 생산능력을 향상하였다. 2000년대 들어서는 고급강의 안정적인 생산을 위해 가열, 냉각, 권취기술 등의 공정기술 향상이 이뤄지고 있다.

냉연강판은 수요업체의 요구에 따라 두께 정밀제어 기술이 발전되어, 포스코의 경우 1992년 두께정밀도를 ±0.45%까지 향상시켰으며 자동차강판 도장시 경도를 향상시키는 소부경화형 고장력강판이 개발되었다. 2000년대에는 재질과 두께가 다른 강판에 목적에 맞게 재단해 레이저로 용접한 TWB(Tailor Welded Blank 맞춤재단용접) 생산설비를 도입을 확대 중에 있어 고부가치강인 자동차용 강판개발 뿐만 아니라 가공영역 확대도 주력하고 있다.

표면처리강판은 1980년대 초까지는 용융도금강판의 용도상 제약으로 생산강종은 일반용, 가공용으로 단순하였으나, 1980년대 후반에 들어와 국내 산업에 있어서 용융아연도강판의 용도가 다양해지기 시작하여 가전용 및 건축용 구조용 강재로 쓰이게 되었으며 자동차용으로는 고장력강 및 고가공성 용융아연도금강판이 사용되게 되었다. 2000년대에 들어서는 환경친화형 제품인 Cr-Free 강판이 개발되었으며, 표면품질 고급화를 통하여 자동차용 강판 및 고급가전용인 LCD Back 판넬용 기술개발이 이뤄지고 있다.

선재

선재산업은 1973년 12월 영창철강의 연산 1만톤 규모의 압연공장의 가동이래 2007년에는 274.6만톤으로 능력이 확대되었다. 1970년대 후반의 국내 수요구조는 일반선재였지만 그 후 특수선재의 수요증가에 따라 생산설비 확보와 선공정인 제강-연주기술을 발전시켜왔다. 1980년대에는 수입의존도가 높은 자동차부품 소재용 대구경의 특수강 선재를 공급하였고, 고급강을 대량생산하기 위한 초고속압연 생산체제를 갖추었다. 또한 자동차 타이어용 스틸코드, 스테인리스선재를 생산하기 시작했다.

1990년대에는 신경회로망, 전문가 등의 연소제어시스템 구축과 고장발생 방지를 위한 가이드 모니터링 시스템을 개발하였고, 정밀압연기를 도입, 균일냉각 기술을 개발하였다.

2000년대 들어서는 제어압연, 제어냉각 설비 운영기술을 통해 선재가공업계의 연화소둔 열처리를 생략할 수 있는 제조 프로세스를 확보함으로써 원가절감을 이루었을 뿐 아니라, 안정적 품질관리를 위한 Tracking 시스템도 구축하여, 고부가가치강 생산능력을 확대하고 있다.
최근에는 개재물 편석저감과 제품의 인장강도 편차를 개선하는 기술이 개발되어 선재 가공시 단선율이 수입재 대비 동등 이상의 수준까지 도달하게 되었다. 아울러 선재의 표면흠 검출률도 실적이 우수하였으며, 초극세선 와이어를 개발하여 신제품 개발에 박차를 가하고 있다.

강관

국내 강관산업은 1973년부터 포항제철의 원자재(Hot Coil)의 안정공급에 따라 인장강도 40Kg급 석유수송용 강관 및 일반배관용 소경강관이 공급되었고, 1980년대 들어서는 인장강도 50~60Kg급 유정용 강관을 생산·공급하였다. 그 후 1990년대에는 내수소유기 크랙 보증용 X80, 내부식 크랙 보증용 API X60급 까지 생산 가능한 수준으로 제조 기술력이 향상되었다.

2000년대 들어서는 용접강관의 초음파 탐상 기술이 상용화 되었으며, Multipole(3전극이상) 적용 심가공용 조관 성형기술, Partial-Step Roll Forming 기술 등의 확보를 통해 정밀도 향상 및 극박육관 성형기술, 롤 설계기술 등이 발전되어 왔다. 근년에는 에너지 점감을 목적으로 자동차 경량화, 고강도, 확관성, 용접성이 우수한 제품이 개발되어 강관 수요가 증대되고 있다. 하이드로포밍용 강관 제품개발을 통하여 자동차문 보강재, 스테빌라이저용, 리어액슬 하우징용 등에 적용함으로서 자동차 경량화에 주역을 담당하고 있다.

향후 기술 발전 방향

최근 세계 철강산업의 기술개발의 주요목표는 공정의 경제성 제고와 환경문제에 대한 효율적인 대처가 중심이 되고 있다. 경제성 향상을 위해 각 단위 공정별로 생산성 증대와 생산효율성의 향상, 제품 품질의 향상, 제조원가 절감 등을 위한 요소기술 및 설비개발을 도모하고 있다. 또한 환경대책면에서는 주요 공해물질 저감과 CO₂ 저감을 위한 연구개발, 부산물 재활용 기술 등이 구체화되고 있다.

제강기술은 수요가의 품질 고급화 요구에 대응하기 위한 고품질강 개발, 제조원가 삭감, 자동화 기술개발 및 환경문제에 대응하기 위한 부산물 재활용 기술 등에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
전기로 업계에서는 생산성 향상을 위한 직류전기로의 설치가 일반화 되고 있으며, 미니밀의 세계적인 확산에 따라 대체철원인 직접환원철(HBI, DRI) 관련 기술개발과 초고강도재 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

압연기술에서도 제품품질 향상과 원가절감을 위한 기술개발 및 설비투자가 활발히 이루어지고 있다. 냉연에서도 자동차의 경량화를 위해 강판의 고강도화 및 가공성 향상을 위한 기술개발을 지속적으로 추진하고 있으며, 도금분야는 제조기술 고도화 및 고급제품 개발이 주류를 이루고 있다.

이밖에 최근 지구온난화로 인해 이슈가 되고 있는 온실가스저감을 위한 기술개발에 대한 노력도 국제적으로 활발히 이루어지고 있다.

세계 철강산업은 기술개발을 위하여 연구개발 투자가 활발하게 이루어지고 있으며, 초경량 자동차용 강판 개발 등 장기간 큰 규모의 투자가 요구되는 분야는 각국의 철강업체들이 모두 협력하고 있다. 철강산업에서는 각국의 철강협회 및세계철강협회 등을 통한 정보교류가 활발하게 이루어지고 있으며 주요 프로젝트의 경우 국가간 업체별 공동 연구개발 등도 활발하게 진행되고 있다.