포항산업과학연구원, 녹슬지 않고 오래가는 코팅강판 개발

[글로벌이코노믹 길소연 기자] 포스코 계열 연구기관인 포항산업과학연구원 RIST에서 코팅강판을 개발하는데 성공했다.

RIST 진공코팅연구팀은 포스코, 해양대, 인하대와 공동으로 진공코팅 방법을 이용해 오랫동안 철이 녹슬지 않게 하는 새로운 도금강판을 세계 최초로 개발했다고 6일 밝혔다.

RIST 연구팀은 산업통상자원부에서 지원하는 국가연구개발 사업인 WPM(World Premier Materials) 10대 핵심소재사업 중 포스코가 주관하는 스마트 강판 소재사업단의 지원을 받아 알루미늄-마그네슘 합금 코팅 연구개발에 참여했다.

이들은 철에 알루미늄과 마그네슘, 실리콘이 함유된 물질을 코팅해 기존의 도금강판 대비 두께를 1/3 이하로 줄이면서도, 오랫동안 녹이 슬지 않는 도금강판을 개발하는데 성공했다.
철은 풍부한 자원과 우수한 특성, 저렴한 가격으로 인해 다양한 산업에서 가장 폭넓게 이용되는 금속인 반면, 붉은색의 녹이 발생해 사용 수명이 짧아지는 단점이 있다.

이에 녹이 스는 것을 방지하기 위해 다양한 노력이 진행됐으며 현재 전기 도금이나 용융 도금을 통해 녹 발생을 지연시키고 있다. 이렇게 처리된 강판을 도금강판이라 부른다.

도금강판은 주로 자동차와 건축자재, 가전제품 등 다양한 분야에 사용되고 있다.

연구팀은 포스코가 주관하는 WPM 스마트 강판 소재사업단의 참여기관으로 참여해 지난 8년 동안 알루미늄-마그네슘, 알루미늄-마그네슘-실리콘 합금 등의 코팅물질 연구를 진행했다.

이 가운데 실리콘이 함유된 알루미늄-마그네슘 합금을 강판에 코팅하고 열처리를 실시하면내식성(녹이 슬지 않는 특성)이 10배에서 20배 정도 증가하는 것을 확인하고, 이에 대한 재현성 실험과 원인 규명 등을 진행해 왔다.
내식성의 평가는 해양대 연구팀에서 수행했고, 열처리에 따른 합금화 진행과정은 인하대 연구팀 그리고 열역학적 해석을 통한 이론적 규명은 싱가포르 과기대의 Wu Ping 교수 연구팀이 참여했다.

RIST 연구팀은 공동연구팀과 함께 열처리를 통한 합금 형성 과정과 녹이 늦게 스는 원리 규명, 녹 발생에 대한 새로운 이론 도출 등의 연구를 진행했다.

이번에 개발된 코팅강판은 코팅층에 함유된 여러 종류의 합금이 녹이 스는 정도가 서로 다른 현상을 이용해 처음에는 녹이 빨리 스는 합금이 소모되고 점차 녹이 늦게 스는 합금이 소모되면서 부식 속도를 낮추도록 제어한 것이 특징이다.

연구팀은 코팅과 함께 진행된 열처리 조건이 이러한 합금층 형성에 영향을 미침을 확인하고, 실험계획법 등을 통해 최적화해 특성이 가장 우수한 코팅강판을 개발하게 됐다.

기존 아연도금강판이 동일한 두께를 기준으로 염수를 이용한 내식성 시험에서 48시간 이내에 녹이 스는 반면, 개발된 MAS 강판은 1500시간 이상에서도 녹이 슬지 않는 특징이 있다.

이를 통해 고강도가 요구되는 자동차 외판재는 물론 부식 환경이 열악한 곳에서 사용되는 건자재 등에 활용이 기대된다.

한편 이번에 개발된 코팅강판은 지난해 포스코가 보유한 파일롯 설비를 이용한 성공적인 테스트를 거쳐 MAS(Mg-enriched Al-Si) 강판이라는 이름의 제품명을 확정하고, 포스코와 함께 상용화에 박차를 가하고 있다.

연구팀은 8년간의 연구를 거쳐 MAS 강판을 비롯한 알루미늄-마그네슘 계 합금코팅 연구를 바탕으로 국내에 총 19건을 출원, 9건이 등록 완료됐고, 해외에는 3건을 출원해 2건이 등록되는 실적을 거두었다.


길소연 기자 ksy@g-enews.com