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와이어로프

와이어로프는 최근 각종산업에 필수적으로 사용되는 철강소재로 토목 및 건설에서 각종 운송, 운반장비에 이르기까지 그 활용범위가 방대하다. 와이어로프는 경강선재를 열처리한후 신선 등 냉간가공하여 만든 경강선과 경강선에 아연을 도금한 아연도경강선을 소선으로 하여 1층 또는 여러 층을 꼬아서 스트랜드를 만들고, 이 스트랜드 6개를 다시 심(코어)을 중심으로 꼬아서 만든 것을 말한다. 와이어로프는 꼬임방향에 따라 오른꼬임한 것을 Z꼬임, 왼꼬임한 것을 S꼬임이라고 한다. 또 로프의 꼬임방향과 스트랜드의 꼬임 방향이 반대인 것을 보통꼬임, 로프와 스트랜드의 꼬임방향이 같은 것을 랭꼬임이라고 하는데 일반 와이어로프는 대부분이 Z꼬임이다. 와이어로프를 구성하는 스트랜드수는 6개가 표준이나 3개, 4개, 8개 또는 그이상인 것도 있으며, 로프 중간에 있는 심(코어)강은 일반적으로 마봉강을 이용한다, 그러나 최근에는 와이어로프 자체를 심으로 한 로프심을 쓴 것이 널리 사용되고 있다. 와이어로프는 굵기가 1~120미리미터까지가 많이 사용되고, 80미리미터 이상인 것은 해양 구조물 등에 쓰이는 등 와이어로프가 가장 많이 쓰인 곳은 크레인 용이다. 우리나라에서 가장 긴 와이어로프는 1만미터 정도로 삼성중공업의 3,000톤급 바지선의 크레인용이며, 포스코에서도 용선 크레인용으로 550미터짜리 4개를 사용하고 있어 그길이는 2,200미터에 이른다. 한편 와이어로프를 이용하여 건설하는 현수교중 세계에서 가장 긴 것은 일본의 아카시 해협대교로 1,990mm에 이르고, 우리나라에는 300톤 정도의 와이어로프가 사용된 남해대교, 영종대교, 광안대교가 있다.

오스테나이트

탄소를 고용한 г철을 오스테나이트라고 하며 1,130℃에서 탄소를 최대한 2.0% 고용한다. 과냉 오스테나이트의 변태는 냉각속도에 따라 여러 종류의 조직을 만들며, 담금질시에는 필요 불가결한 조직이다. 오스테나이트는 탄소 함유량에 따라 물리적 기계적 성질을 달리한다. 예를 들면, 탄소량이 많은 오스테나이트일수록 경도는 커진다. 또 오스테나이트는 비자성체(non-magnetic)로 전기 저항은 크고 경도는 마르텐사이트보다도 작지만 인장강도와 비교해 연신률이 크다.

영구 자석식 권상기

현재 포항과 광양의 양제철소에는 약2백여기의 크레인을 사용하고 있는데 사용하는 권상기는 대부분이 전자석 방식으로 전기 에너지가 과다하게 들고, 정전이 발생하면 엄청난 작업상의 손실을 유발한다. 리스트(포항산업과학연구원) 전자기연구팀과 광양제철소 전기 설비연구팀은 유럽 선진국에서만 제조, 사용되는 영구자석식 권상기(Permanent Magnetic Liffer)의 국산화를 추진해 96년 6월 1일 1단계 개발을 완료했다. 현장시험 결과 새로운 영구 자석식 권상기는 자체하중 3백80kg 4폴의 소형이지만 흡착능력은 4.2톤에 달하는 것으로 나타났다. 일반 자석식 권상기는 전자석 권상기에 비해 효율이 떨어져 최대 흡착 능력이 2.5배에 불과하다. 그러나 이번에 새로 개발한 영구자석식 권상기는 2종의 특수자석과 극저탄소강 폴을 사용한 독특한 자기회로로 구성돼 자체 하중의 10배 이상의 흡착능력과 높은 안정성을 갖고 있다.

열처리

열처리란 필요한 성질을 부여하기 위한 고체에서의 가열과 냉각 조작을 뜻하며, 넓은 의미에서는 열간소성가공을 위한 가열도 포함되겠지만 일반적으로 조질을 목적으로 한 가열냉각을 말한다. 강의 열처리에는 담금질, 뜨임, 풀림, 불림이 있다. 담금질은 탄소강을 탄소의 함유량에 따라 적당한 온도로 가열한 다음 물 또는 기름속에서 급랭시키는 작업을 말한다. 담금질 열처리시 강은 높은 경도를 얻을수 있는데 이것은 변태점 이상으로 가열하면 강은 오스테나이트 조직이 되고, 급냉하면 마르텐사이트라는 조직으로 상변태가 일어나기 때문이다. 뜨임은 담금질한 강을 급랭하기 때문에 그 속에 변형이 생기고 취약하기 때문에 실용할수 없으므로 이것을 제거하기 위하여 하는 말한다. 뜨임은 담금질한 강을 다시 150~160℃로 가열한 다음 천천히 냉각시키는 작업이다. 또한 강은 단조, 압연, 주조 등의 가공을 하면 재질이 경화되고 내부응력이 생겨 조직이 변형되는데 이를 적당한 온도(600~850℃)까지 가열한 다음 서서히 냉각시키면 재질이 연하게 되고 원상태로 돌아오게 된다. 이러한 조작을 풀림이라 한다. 불림은 주조 또는 단조 등에 의하여 생긴 내부응력을 제거하여 기계적 성질, 물리적 성질을 표준화 하기 위한 것으로 800~950℃로 가열한 다음에 대기중에서 냉각시키는 작업을 말한다.

연속소둔

열간압연된 강판이 냉간압연 공정을 거치면 경도가 높고 가공성이 매우 낮은 강판으로 바뀌게 된다. 따라서 내부응력을 제거하고 재결정을 이룬 강으로 바꾸기 위해서는 강의 재결정 온도 이상으로 일정시간 동안 가열하는 과정이 필요하다. 이렇게 강을 재결정 온도 이상으로 가열, 강의 성질을 향상시키는 작업을 소둔이라 한다. 소둔공정을 거쳐 재결정 조직이 형성된 강판은 경도, 항복점, 인장강도 등이 낮아지는 반면 가공성은 향상된다。 소둔설비는 청정(electrolytic)설비, 연속소둔(continuous annealing)설비, 조질압연(skinpass 또는 temper rolling)설비 등으로 구성돼 있다. 청정설비는 냉간압연된 스트립 표면에 부착돼 있는 압연유, 철분, 분진 등 오염물질을 제거하는 설비이며, 연속소둔설비는 코일을 풀면서 연속적으로 단시간에 소둔하는 설비를 말한다. 간압연으로 섬유상 조직으로 변형된 강판은 소둔공정에 의해 새로운 결정조직을 갖게 되지만, 이러한 소둔강판은 가공에는 적합하지 않다. 또 이러한 강판을 그대로 드로잉(drawing)가공을 할 경우 판 표면에 스트레처 스트레인(stretcher strain) 또는 루더스 밴드(luders band)라는 불규칙한 선이 나타나 외관이 손상된다. 다시말해 소둔을 거친 강판은 그대로 쓸 수 없으며、 재질을 개선하고 형상을 교정하는 가벼운 냉간가공을 거쳐야 한다. 이 작업을 조질압연이라 한다.

아크용접법

용접법 중에서 가열 용접에 아크열을 사용하는 용접법. 이 중 소모법은 전극이 연속적으로 녹아 용착 금속이 되는 방식으로 비소모식은 탄소나 텅스텐 등의 소모되지 않는 전극을 이용하고 필요한 용착 금속에는 일반적으로 용가재를 이용하는 방식이다. 또, 보호 아크는 대기중의 산소나 질소 등으로부터 아크나 용융 금속을 보호하기 위해 플럭스나 혹은 가스를 사용하는 방법. 전호용접법이라고도 한다.

아연도금강판

아연도금강판은 열연강판 또는 냉연강판의 표면에 아연을 도금한 강판을 총칭하는 것으로 가전제품, 자동차, 철제 가구, 건축재 등에 많이 쓰인다. 아연도금강판은 제조 방법에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다. 냉연강판에 아연을 용융도금한 것을 용융아연도금강판이라고 하는데 내식성이 우수해 자동차의 머플러 부분과 연통, 데크 플레이트(건축현장에서 작업을 안전하게 하기 위해 만든 받침대) 등 각종 구조물의 부재 등에 쓰인다. 전기아연도금강판은 냉연강판에 전기를 작용해 아연을 도금한 것으로 표면이 평평하고, 색칠한 후 마무리와 내식성이 우수하며, 가공성이 뛰어나 컴퓨터와 비디오 케이스 등 가전제품 소재로 많이 쓰인다. 또한 아연도금강판에 내식성을 높이고 미관을 살리기 위하여 적색, 청색, 녹색, 은색 등 다양한 색채의 도료를 채색한 것을 착색아연도금강판이라고 하며, 이 강판은 건축 내외장재 등에 주로 쓰인다. 한편 열연강판을 산세(금속표면에 생성되어 있는 산화 피막을 산으로 용해해 제거하는 것)처리 후 냉간 압연공정을 거치지 않고, 용융아연도금한 강판을 열연아연도금강판(HGI)이라고 하는데 이 강판은 농원용 파이프, 오배수관, 건자재, 가드레일 등을 만드는 데 사용한다. 최근 미래형 주택으로 각광 받고 있는 스틸하우스는 아연도금강판을 소재로 사용하고 있는 것 중의 하나다.

아연-니켈(Zn-Ni) 합금 전기도금 강판

차체 부식을 방지하기 위한 소재로 고내식 유기피복강판과 함께 가장 널리 쓰이는 제품으로 아연(Zn)-니켈(Ni) 합금 전기도금강판을 들 수 있다. 순수한 아연도금제품은 철보다 아연이 먼저 산화반응을 일으키는 희생 방식 작용을 함으로써 철의 부식을 억제, 내식성을 향상시킨다. 그러나 시간이 지날수록 산화아연(ZnO)이 쉽게 생성돼 철도 결국 녹슬기 시작한다. 이런 결점을 보완하기 위해 합금원소인 니켈을 첨가, 소지금속인 냉연강판에 아연과 니켈 합금을 20~30g/㎡ 정도 도금함으로써 산화아연의 생성을 억제시킨 아연-니켈 합금 전기도금강판은 기존 강판보다 월등히 우수한 내식성과 용접성、 도장성 등 품질특성을 자랑한다.

슬래브

슬래브는 연속주조에 의해 직접 주조하거나 편평강괴 또는 블름을 조압연한 것으로 단면은 장방형이고, 모서리는 약간 둥글다. 치수는 보통 50mm를 초과하고, 폭은 두께의 약 2배이상의 강편으로 강판 및 강대의 압연소재로 소재한다.

슬래그

슬래그는 철강을 제조하는 과정에서 발생하는 폐기물로서 선철을 제조하는 제선공정에서 생기는 고로 슬래그와 강을 제조하는 제강공정에서 생기는 제강슬래그가 있다. 고로 슬래그는 고로에서 선철을 제조할 때 부산물로 생성되는 것으로 철이외의 불순물을 제거하기 위하여 첨가한 석회석이 불순물과 반응하여 철위에 뜨는 광재이다. 따라서 슬래그는 다양한 불순물을 함유한 상태로 비중차를 이용하여 철과 분리되며, 배출된 슬래그는 고온이므로 인접한 냉각장에서 냉각시키게 된다. 통상 선철 1톤을 만들 때 고로 슬래그는 대략 0.33톤 정도가 생성된다. 제강 슬래그는 전로 및 전기로 등의 제강로에서 생성된 산화물인 탄소, 실리카, 인, 망간산화물들이 생석회와 결합하여 생성되는 것으로 각각 전로 슬래그와 전기로 슬래그라고 한다. 이들도 철보다 비중이 작으므로 철위에 뜨며 이 성질을 이용하여 제강로에서 배출시킨다. 보통 전기로 슬래그는 용강 1톤당 약 0.05~0.07톤 정도가 생성된다. 우리나라는 `80년대 이후 주택 및 사회간접자본 등 건축 토목공사가 늘어나면서 천연골재 수요는 급격히 늘어난 반면 자연훼손으로 인한 국민들의 관심증가, 하천 골재채취 및 석산개발 제한 등으로 천연골재 공급은 어려운 실정이다. 따라서 우리나라도 미국, 일본 등 선진국에서 오래전부터 사용한 것처럼 천연골재 대체용으로 철강슬래그를 재활용하여 자연을 보호하고, 자원을 효율적으로 활용하기에 이르렀다.

스프링강

인간에게 가장 편안한 공간과 가장 편안한 시간을 만들어가기 위한 침대. 우리는 '침대는 과학입니다'라는 카피를 자주 광고를 통해 듣는다. 또한 침대 광고에서는 볼링공을 침대 매트 위에 떨어뜨려 보기도 하고, 사람이 침대 매트 위에서 뛰어 보기도 한다. 이 광고는 소비자에게 자사의 침대 스프링이 우수하다는 이미지를 남기기 위해서이다. 이와 같이 스프링강을 사용하는 스프링은 침대, 자동차, 어린이들이 많이 타고 노는 스카이 콩콩, 심지어는 볼펜속에 까지 사용된다. 스프링강은 빌릿, 슬래브를 원재료로 열간에 성형하고 열처리를 하여 스프링의 성능을 부여한 것을 말하며, 탄소강으로서는 0.4~1.0%, 함금강으로서는 0.45~0.65%의 마그네슘강, 실리콘- 마그네슘강, 실리콘-크롬강, 크롬-바나듐강이 사용된다. 스프링의 수는 헤아릴수 없지만 보통 우리는 생활속에서 수천종의 스프링을 사용하고 있는 것으로 알려지고 있으며, 특히 자동차에만도 1,000여종 이상이 사용되고 있다고 한다. 스프링은 크게 열처리 방법에 따라 열간스프링과 냉간스프링으로 나뉘며, 열간 스프링은 다시 판스프링과 코일스프링으로 나눈다. 판스프링은 여러장의 편편한 판을 겹쳐 사용하여 스프링을 효과를 나게 하는 것으로 보통 트럭 등에 사용되며, 코일 스프링은 우리가 일상생활에서 일반적으로 사용하는 둥근 형태의 스프링이다. 냉간스프링은 냉간가공과 열처리하여 스프링 성능을 높여 만든 것으로 선(와이어)스프링과 박판스프링으로 구분되며, 이 스프링은 등은 자동차 및 전기전자용으로 많이 쓰인다.

스파이럴 강관

일반적으로 강관은 열연강판을 절단하여 조관기에 말아서 용접하여 만든다. 그러나 일반강관은 열연강판을 크기가 한정되어 있어 큰 사이즈의 강관을 만들어 내기 힘들다. 따라서 철강업계는 값싸고, 질좋은 대형강관을 만들이 위해 노력한 결과 스파이럴 강관을 생산하게 되었다. 스파이럴 강관은 열연강판을 소재로 이를 나선형으로 말아 테두리를 용접한 강관으로 상하수도관과 항만, 교량 등의 강관 말뚝, 지반이 약한 가스관, 숑유관 등의 보호용 등으로 많이 사용된다. 그러나 용접방식에 있어서 일반강관은 원재료를 녹여서 강관을 만드는데 비해, 스파이럴 강관은 용접봉(용접 와이어)를 녹여서 만든다는 차이가 있다. 스파이럴 강관의 장점은 같은 열연강판으로도 나선형으로 제작하기 때문에 나선 성형각도에 따라 다양한 크기의 강관을 생산할 수 있다. 보통 일반강관은 직경 75cm이하의 강관을 많이 생산, 사용하고 있는데 반해, 스파이럴 강관은 40cm~3m까지를 생산할 수 있다. 또한 스파이럴 강관은 가격면에서도 일반강관 보다 10% 이상 저렴하여, 공사비를 절감할 수 있다. 스파이럴 강관의 주요 수요처는 광역상수도를 종합적으로 건설하고, 관리하는 수자원공사와 항만 교량 등을 건설하는 건설사이다.

스틸캔

박물관에 가면 우리 조상들이 음식을 보관하는 데 썼던 다양한 토기를 볼 수 있다. 문명 발달에 따라 청동기, 도자기, 철기 등 다양한 용기가 등장하는데, 근대에 이르러 통조림캔이 발명되면서, 현재 스틸캔과 알루미늄캔이 주로 쓰이고 있다. 맥주캔, 청량음료캔, 분유통(캔), 페인트통(캔) 등 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 스틸캔은 어떤 철판으로 만들어지는 걸까? 스틸캔은 석도강판(tin plate)으로 만들며, 석도강판은 포스코에서 생산한 석도용 원판(black plate) 표면에 주석(tin)을 전기도금해 만든다. 스틸캔은 알루미늄, 플라스틱, 유리 등 다른 포장용기와 비교할 때 오랫동안 보관이 가능하다. 또한 냉장성이 뛰어나고 열전도율이 낮아 한번 차갑게 하면 오랫동안 차갑게 할 수 있으며, 운반할 때도 모양이 쉽게 변형되지 않는다. 우리 나라는 1년에 총 55억 개의 캔을 사용하고 있으며, 한 사람이 120개의 캔을 사용하고 있다. 물론 일본의 인당 500개, 미국의 900개보다는 훨씬 적지만 향후 캔 수요는 계속 증가하리라는 예측이다. 한편 스틸캔은 재활용률이 100%에 달하는 환경친화적인 소재다.

스틸 타이어 코드

철강은 자동차의 승객을 보호하기 위한 가장 값싸면서도 신뢰성 있는 재료이다. 더 자세히 자동차를 들여다 보면 전체가 고무로 되어 있을 것 같은 타이어 안에도 타이어 코드라는 고강도 강선이 들어가 있어 펑크가 나는 것을 방지해주고 있다는 것을 알수 있다. 스틸 타이어 코드는 직경 5.5mm의 최고급 선재를 직경 0.15mm~0.38mm의 얇은선으로 2~49 가닥으로 신선 가공한후 고무접착이 용이하도록 황동 도금한 것을 고속 연선한 제품을 말하며, 흔히 자동차용 타이어, 고압호수용 보강재, 콘베이어 벨트, 에스컬레이터 핸드레일에 많이 쓰인다. 타이어 코드는 자동차, 자전거용 타이어 고무속에 염직(발같은 성근 조직)의 코드를 넣은 것을 말하며, 영국에서는 코드 타이어 패브릭, 미국에서는 타이어 패브릭 또는 타이어 코드라고 일컫어지고 있다. 자동차 타이어용 보강재로는 원래 레이온, 나이론, 폴리에스트 등이 사용되어 왔으나 도로의 발달과 자동차 성능의 향상되어 강력한 타이어 보강재가 필요하게 되어 1845년 최초로 특허를 출원하였고, 실제로는 1936년 프랑스의 미쉐린 타이어가 철강으로 보강된 타이어를 생산 시도하여 1938년 Metallic이란 상품명으로 시장에 내놓은 것이 효시이다. 우리나라는 1970년대 후반부터 스틸 타이어 코드를 사용한 자동차 타이어가 사용되기 시작했으며, 현재에는 승용차의 99%, 상용차의 50~60% 스틸타이어 코드를 사용하고 있다. 보통 레디얼이란 표기된 타이어는 전부 스틸타이어 코드가 사용된 것이며, 승용차 1대당 보통 2.4kg(바퀴 1개당 600g)의 스틸 타이어 코드가 사용된다. 스틸 타이어 코드를 이용한 자동차 타이어는 선진국형 타이어로 승차감이 좋고, 수명이 오래가며, 장기 고속주행이 가능하며, 펑크가 작아져 현재 세계적으로 확산되고 되고 있으며, 향후에도 중국, 동남아 등 도로가 발달하지 못한 국가에서도 사용량이 점점 확산될 것으로 보인다. 스틸 타이어 코드는 금호, 한국 넥센타이어 등에서 자동차 타이어용으로 95%를 사용하고 있다.

스테인리스강

철강으로 만든 제품 중 일상에서 가장 많이 접하는 것이 스테인리스강이다. 스테인리스강은 녹 발생을 방지하기 위해 크롬 또는 크롬과 니켈을 첨가해 만든 합금강으로 건축물 내외장재, 주방용기, 의료기기, 자동차 부품 등에 많이 쓰인다. 표면이 반짝여 아름다운 스테인리스강은 내식성이 우수해 도장, 도색 등을 하지 않고도 스테인리스강 고유의 표면을 살릴 수 있어 다양한 용도에 사용된다. 스테인리스강이 철강의 보석으로 불리는 이유가 바로 여기에 있다. 스테인리스강은 1912년 영국 셰필드의 한 제강회사 사원으로 근무하는 브리얼리에 의해 우연히 발견됐다. 브리얼리는 어느 날 공장 구내를 거닐다가 공장 한구석에 쌓여 있는 쇳더미 속에서 무엇인가가 햇빛에 반사돼 계속 반짝거리는 것을 보게 됐다. 쇳조각을 주워 든 브리얼리는 그것이 얼마 전 철과 크롬 합금 실험을 하다가 버린 것임을 알게 됐고, 연구를 거듭한 끝에 녹슬지 않는 강철인 스테인리스강을 만들게 됐다. 우리는 흔히 스테인리스강은 녹이 안 슨다고 생각한다. 그러나 실제로는 스테인리스강도 가혹한 환경 속에서는 피막이 파괴돼 녹이 슨다. 그러나 스테인리스강은 일반 탄소강과는 달리 금속 내부로 들어오는 산소를 차단시키는 피막이 형성돼 있어 녹이 잘 슬지 않는 것은 사실이다. 아셈센터, 삼성의료원, 한국경제신문 사옥 건물 등은 스테인리스강을 많이 사용한 건물로 뽑힌다. 그 중 아셈센터에는 650여 톤 정도의 스테인리스강이 쓰였다. 벽면과 지붕재를 합해 약 2만 4000평 정도에 스테인리스를 사용한 것이다. 한편 세계적으로 스테인리스강을 가장 많이 사용한 빌딩은 말레이시아 무역센터인 KLCC빌딩이다. 이 빌딩에는 약 2300톤의 스테인리스강이 쓰였다.

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