포스코, ‘기가스틸’로 꿈의 소재 도전…"알루미늄보다 가볍고 강하다"

포스코가 전기차 및 무인자동차 등 스마트카 시대에 발맞춰 자동차의 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 ‘기가스틸’을 개발, 미래소재로써 철강의 영향력을 더욱 강화한다.

포스코가 개발한 ‘기가스틸’은 1㎟ 면적당 100㎏ 이상의 하중을 견딜 수 있는 차세대강판이다. 양쪽 끝에서 강판을 잡아당겨서 찢어지기까지의 인장강도가 980MPa(1기가파스칼) 이상이어서 ‘기가스틸’으로 명명했다.

기가스틸은 알루미늄보다 가볍지만, 더 단단하는 장점이 있다. 십원 짜리 동전만한 크기에 10t의 하중을 버틸 수 있다.

이에 따라 ‘기가스틸’을 자동차 소재로 적용하면 알루미늄 등 대체소재에 비해 경제성, 경량화는 물론 높은 강도로 안전성 측면에서 우수하고, 특히 가공성이 우수하기 때문에 알루미늄 부품보다 더 복잡한 형상의 제품도 만들 수 있다.
철강소재는 일반적으로 강도를 높이면 단단하기 때문에 구부러지지 않아 여러 가지 형태로 모양을 만드는 가공이 어려운데, 포스코는 강도와 가공성(연신율)을 동시에 높이는 역설적인 ‘기가스틸’인 TWIP강, XF강을 개발한 것이다.


전세계 철강사들이 TWIP강, XF강과 같은 ‘단단하면서 잘 구부러지는’ 역설적인 기가스틸개발을 노력해왔지만 아직까지 이러한 철강을 생산해 상용화에 성공한 철강사는 포스코 뿐이다.

최근 철강의 대체 소재로 철강 대비 비중이 3분의 1 수준인 알루미늄이 새로운 자동차용 소재로 많이 언급되는데, 철강은 알루미늄보다 가격경쟁력이 우수할 뿐만 아니라, 강도가 3배이상 강한 기가스틸이라면 경량화 측면에서도 월등한 성능을 낼 수 있다.

포스코는 “기가스틸을 활용해 알루미늄, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등 철의 영역을 침범해오는 대체소재의 확산을 막고, 미래소재로써 철강의 영향력을 더욱 강화할 계획”이라고 밝혔다.

기가스틸은 자동차 경량화에 있어서도 알루미늄보다 훨씬 높은 효과를 가져 올 수 있다. 이로인해 포스코 기가스틸을 적용하면 알루미늄보다 아주 얇은 소재를 사용하면서도 강도가 높은 가벼운 자동차를 만들 수 있다.

아울러 포스코는 자체적으로 설계, 제작한 ‘PBC-EV’ 차체에 적용해 경량 철강소재로써 ‘기가스틸’의 가능성을 입증하기도 했다.

2012년 자체 개발한 차체에는 U-AHSS와 X-AHSS급 ‘기가스틸’과 초고강도강인 AHSS를 각각 45.4%, 65% 적용해 동일한 크기의 기존 차체 대비 중량을 약 26.4%(78kg) 줄여 218kg을 달성했다.

또한, 이를 개량한 Extra Light 모델을 통해 총 30% 감량에 성공한 207kg짜리 차체도 개발했다.

‘기가스틸’을 채용한 PBC-EV는 가벼울 뿐만 아니라 구조적인 강성도 함께 갖췄다.

한편 포스코강판은 포스코의 기가스틸에 알루미늄 도금을 통해 내식성과 함께 기가급 강성을 동시에 확보한 알루미늄 도금 고온프레스성형(AL-HPF)제품을 판매하고 있다. 알루미늄 도금제품은 일반 아연도금 제품에 비해 산성에 더욱 내식성이 높은 환경에 더욱 효과적이다.


[자료제공: 포스코]