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 물 골드몽 성에도 불구하고 실제 산업에는 적용하지 못하고 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. 한양 바다이야기오락실 대학교 신소재공학부에서 박사학위를 취득한 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 취약하 게임몰 게 만든다는 사실을 실험적으로 입증했다. 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 위 모바일야마토 한 핵심 기준을 새롭게 제시하며, 단순한 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 황금성게임다운로드 대체재로 활용되고 있으며, 미군 장갑차에도 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