[Tech 스토리] 철을 잘못 용접하면..."목숨을 잃게 될 겁니다"

기사입력 : 2020년11월08일 07:53

최종수정 : 2020년11월08일 07:53

車·선박·가전제품·아파트 등 철 붙일 때 '용접'
재료 성질과 용접 방법에 따라 안전성 변화
성수대교·해양구조물 붕괴 등 이음매 용접 불량
포스코, 세계 최장 현수교에 용접 솔루션 제공

[편집자주] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = #1 10년 전쯤 자동차에 머플러가 녹슬어 교환하기 위해 서울 장안동을 찾았습니다. 장안동은 중고차 매매단지부터 카센타, 부품점, 용품점, 타이어점, 중고부품, 재활용 부품 등이 다 모여있습니다.

이 가운데 '머플러의 장인'이라고 불리는 분을 찾아갔습니다. "머플러를 교환하려면 20만원 정도 들텐데, 내가 수리하면 2만원이면 돼", "어떻게 수리하는 건데요?"라고 물으니 퉁명스러운 말투로 "할꺼야 말꺼야"라는 답이 돌아왔습니다. 밑져야 수업료 2만원이라는 생각에 맡겼습니다.

놀랍더군요. 머플러의 부식된 부분만을 정교하게 오려내 그 부분에 새 철을 붙이더군요. 용접된 부분이 얼마나 강했는지 망치로 쳐도 끄덕 없었습니다. 그후 5~6년을 타도 머플러 문제가 없었고 차를 좋은 값에 팔았습니다. 머플러의 장인이라기 보다 '용접의 달인'이었죠.

#2 나무 젓가락 하나 정도는 쉽게 부러뜨릴 수 있습니다. 그런데 수십개 있다면 어떨까요? 부러뜨리기가 어렵습니다. 아무리 약한 나무 젓가락도 여러 개 모이면 일정한 힘에 대해 버티는 강성이 생기기 때문입니다. 튼튼해진다는거죠.

우리가 타는 자동차와 바다 위의 엄청난 크기의 배, 아파트는 물론 휴대폰처럼 작은 전자 제품에도 제조사의 품질 기준에 적합한 강성이 필요합니다. 이를 위해 철을 붙여야 하는 데 이 과정에서 필수 작업이 바로 용접입니다.

"지지직...퍽" 새로 짓는 아파트 등 건설 현장에서 용접하는 모습을 볼 수 있습니다. 보호 안경을 쓰고 철과 철을 붙이기 위해 지지는 겁니다. 불꽃이 튀기고, 하얀 연기도 올라오죠. 냄새는 그다지 좋지 못합니다. 사람이 용접하는가 하면 완성차 제조사에서는 로봇이 하기도 합니다.

여러 개의 로봇이 차체를 동시에 용접하는 데 BMW 독일 뮌헨 공장의 경우 12개의 로봇이 1분 만에 120곳을 용접할 만큼 굉장한 솜씨를 갖고 있습니다. 60초에 120번 이상의 불꽃이 튀는 데 그 모습이 현란할 정도여서 탄성이 나올 만합니다.

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 용접하는 모습 [사진=게티이미지뱅크] 2020.11.06 peoplekim@newspim.com

이 같은 용접은 비교적 이음 구조가 간단하고 재료나 작업 공수의 절감이 가능해 경제적이라는 장점이 있습니다. 또 이음 효율이 좋고, 두께 제한도 없죠. 특히 철은 금속 중에서도 용접하기 가장 좋은 금속이에요. 때문에 철과 용접은 뗄레야 뗄 수 없는 관계입니다.

하지만 열을 가하는 작업인 탓에 재료의 성질이 변하고, 변형이 생겨 용접 과정에서 사고가 날 수 있습니다. 현대차 등 자동차 공장 및 조선소 등에서는 용접 대상 물체의 무게가 매우 무겁기 때문에 넘어지거나 사람과 충돌하면 큰 사고가 발생할 수 있습니다.

만약 용접 만큼 강하게 붙일 수 있는 방법이 나온다면 아마 용접 과정은 사라질 수 있을텐데 아직까지 그런 접착제가 나오지 않은 것을 보면, 아마도 지구상에 철이 있는 한 용접은 영원할 것 같습니다.

◆ 용접 불량 등 구조물 붕괴에 성수대교 참사

용접이 부실하다면 어떻게 될까요? 용접 부실은 대부분 대형사고로 이어지는 경우가 많습니다. 구조물이 붕괴된 사건들을 살펴보면 주원인으로 용접 불량이 꼽힙니다.

1994년에 발생한 성수대교 붕괴사고가 대표적입니다. 교량 상판을 떠받치는 철제 구조물의 연결 이음매 용접 불량으로 다리가 무너져 32명이 목숨을 잃었습니다. 완공된 지 불과 15년밖에 되지 않은 다리에서 믿을 수 없는 참사가 벌어졌습니다.

또 1980년 3월 북해에서 석유 노동자들을 위한 해양구조물(반잠수식 RIG)이 붕괴돼 123명의 목숨을 앗아갔습니다. 이 역시 용접 불량 등으로 인해 플랫폼 한쪽 다리에 균열이 생겼기 때문입니다. 그날 저녁 북해에 강풍이 있었지만 6m 높이 파도로 참사가 일어날 것이라고는 아무도 생각하지 못했다고 합니다.

벽을 지탱하는 구조물, 구조물을 이루는 철, 그리고 철을 잇는 용접이 그 만큼 중요하다는 얘기입니다. 철이 벽 보다 중요해서인지는 몰라도 '철벽' 수비라는 말도 있지 않습니까. 벽철 수비는 못 들어봤습니다.

포스코는 철강 제품 외에도 다양한 용접 기술을 연구하고 있습니다. 자동차, 선박 등 고객사와 협력해 그 제품에 가장 적합한 용접 솔루션을 제공하는 것입니다. 포스코가 철을 가장 잘 알고 있는 만큼 철을 이어주는 용접 특성에 대해서도 가장 잘 알고 있다고 합니다.

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 2019년 11월 미국 시카코에서 열린 북미 국제가공용접전시회(FABTECH 2019)에서 포스코와 고려용접봉(KISWEL)이 공동개발한 자동차용 초고강도 도금강판 용접솔루션인 '포스젯(PosZETTM) 시연회'에 관람객들이 참관하고 있다. [사진=포스코] 2020.11.06 peoplekim@newspim.com

우선 튼튼하면서도 가벼운 철을 생산하고 있어요. 보통 철이 얼마나 단단한지 말할 때 '인장강도'라는 표현을 쓰는데. 인장강도는 철을 양쪽으로 잡아당겼을 때 얼마나 견딜 수 있는지를 뜻합니다.

특히 자동차에 들어가는 포스코의 '기가스틸'은 최대로 견딜 수 있는 인장강도가 1000 Mega Pa이에요. 가로 10㎝, 세로 15㎝ 크기의 기가스틸이 1톤(t) 가량의 소형차 1500대를 올려놓아도 견딜 수 있다고 합니다.

또 컨테이너선은 화물을 많이 적재해야 하기 때문에 배의 윗부분이 개방돼 있습니다. 윗부분이 무거울수록 선체 구조의 불안전성이 커지게 됩니다. 이를 보완하기 위해 선체 하부에서 상갑판부(Upper deck)로 갈수록 두껍고 강한 강재를 사용하는 것과 동시에 균열이 생기지 않도록 특수한 방법으로 용접한다고 합니다.

◆ 세계 최장 현수교에 포스코 용접 솔루션 적용

이렇게 튼튼하면서도 가벼운 철을 붙이기 위한 용접 기술도 포스코에서 개발하고 있습니다.

일명 레이저 용접기술. 이는 고밀도로 집속된 레이저 빔을 쏘아서 용접하는 방식인데, 초고장력강판(AHSS), 마그네슙(Mg)합금, 알루미늄(Al)합금, 이종금속 접합부 등의 맞대기, 겹치기, 모서리 등 다양한 이음부에 적용 가능하다는 장점이 있습니다.

이러한 용접 방식은 제품의 생산 속도를 증가시키고, 용접 부위를 강하게 만듭니다.

그렇다면 서로 다른 두 소재를 튼튼하게 이을 수 있는 방법도 필요하겠죠? 포스코는 레이저뿐 아니라, 손바닥을 비빌 때 생기는 열과 같은 마찰 에너지, 초음파 등을 이용해 알루미늄, 마그네슘, CFRP(탄소섬유 강화플라스틱, Carbon Fiber Reinforced Plastics) 등을 철에 접합하는 기술도 개발하고 있습니다.

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 터키 차나칼레 현수교 조감도. 터키 국기색을 상징하는 붉은 주탑의 높이는 318m다. [사진=대한토목학회지 '20.1월호·포스코] 2020.11.06 peoplekim@newspim.com

또 주목할 점은 포스코의 스틸 교량입니다. 대표적인 '차나칼레 대교'는 터키 북서부의 차나칼레(Çanakkale)라는 도시에 지어지고 있습니다. 대교 총 길이 3563m, 주탑 간 거리 2023m인 세계 최장의 현수교로 2023년께 탄생할 예정입니다.

그동안 사람들은 해협 반대편으로 이동하기 위해 30분~1시간마다 오는 배를 이용해야 했는데 대교가 완성되면 차로 8시간 돌아가야 하는 거리를 10여 분이면 갈 수 있게 됩니다.

사업비 30억 달러, 우리 돈 3조5000억원에 달하는 스케일에 강재 소요량이 12만8000t입니다. 해당 공사에도 포스코의 용접 솔루션이 적용돼 있습니다. 포스코는 2018년 교량 기둥에 해당하는 주탑에 들어가는 후판 3만5000t을 수주한 데 이어 데크용 후판 5만2000t, 케이블용 선재 4만1000t을 따냈습니다.

국내에서는 인천대교, 광안대교, 이순신 대교에 포스코 스틸이 적용돼 있습니다. 바다 위에 포스코 제품이, 바다 속에는 포스코의 용접 솔루션이 우리를 안전하게 지켜주는 것이죠.

녹슨 머플러는 용접의 달인을 만나지 못하더라도 새 제품으로 교환하면 되지만 우리가 매일 타는 자동차, 태평양을 가로지르는 선박 그리고 초고층 아파트 등에 용접 문제가 조금이라도 생긴다면 어떻게 되겠습니까? 또 교량이 잘못 된다면요?

"목숨을 잃게될 겁니다."

peoplekim@newspim.com

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[단독] 해군 2030~2040년 '건함계획' 발표 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자= 해군이 2030년대부터 2040년까지 한국형 이지스함(KDDX)을 3차까지 진행해 총 18척을 확보하고, 장보고IV 사업을 새로 시작하고, 해상초계기를 추가로 도입하기로 하는 등 새로운 '건함계획'과 '해상초계 전력 계획'을 마련한 것으로 확인됐다. 해군의 이 같은 움직임은 북한이 지난 10일 노동당 창건 80주년 열병식에서 각종 전술핵 탑재 무기와 신형 전략무기 체계를 대거 공개하며 대남 위협 수위를 끌어올리고 있는 데 따른 대응 차원으로 풀이된다. 특히 북한의 신형 잠수함발사탄도미사일(SLBM)과 초음속 순항미사일 2종, 그리고 5000톤급 신형 구축함 최현함의 장거리 타격 능력 강화 정황이 확인되면서, 우리 군의 대응체계와 방어공백에 대한 우려가 커지고 있는 데 따른 것이다. 한화오션이 서울ADEX에 선보인 한국형 이지스함(KDDX) 모형. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 12척 추가 건조 = 해군은 최우선으로 만재배수량 8000톤급 한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 추가 전력 확보에 나서기로 했다. 해군은 세종대왕급(세종대왕함, 율곡이이함, 서애류성룡함) 구축함, 정조대왕급(정조대왕함, 다산정약용함, 3번함 건조 중) 구축함 등 이지스 구축함 6척 확보와 함께 KDDX를 최대 18척까지 보유하겠다는 계획을 수립했다. KDDX 사업은 배 선체부터 전투 체계, 레이더 등 무장을 국내 기술로 만드는 국산 구축함 사업이다. 미니 이지스함 6척을 건조한다. 신형 군함을 도입하는 7조8000억 원 규모의 KDDX 사업은 방위사업청이 우왕좌왕 하는 사이 진전되지 않고 있음에도, 해군이 KDDX Batch-Ⅱ, KDDXⅡ 사업을 만들어 국산 이지스함을 추가로 확보하려는 계획을 세운 것은 한미 간 '기술 이전 문제' 때문으로 보인다. 국민의힘 강대식 의원이 19일 해군본부에서 제출받은 자료에 따르면, 해군은 지난해 6월 미 해군 측에 서한을 보내 "북한 위협 대응을 위해 정조대왕급 이지스함과 SM-3/6 함대공미사일 확보 등을 추진 중이지만, 이지스함 전투력을 크게 높이는 협동교전능력(CEC) 미탑재로 초수평선, 장거리 대공표적 대응 능력이 제한되고 있다"며 대한(對韓) 수출을 요청했다. CEC는 지구의 곡면 특성을 감안, 여러 함선과 항공기에서 레이더 등으로 추적·확보된 표적정보를 고용량 네트워크를 통해 실시간 융합·분배해서 공통 표적을 산출, 원격교전을 치를 수 있도록 지원하는 체계다. 이에 대해 미 해군은 같은 해 8월 답신에서 "미 정부의 수출통제 및 기술이전 정책은 한국에 대한 CEC 수출을 지원하지 않는다"며 거부 의사를 밝혔다. 미 해군은 거부의 이유로 밝힌 '수출통제 및 기술이전 정책'이 무엇을 의미하는지 구체적으로 명시하지 않았다. 호주는 2018년 호바트(Hobart)급 방공구축함, 일본은 2020년 8번째 이지스함이자 아타고급의 개량형인 마야급 이지스함에 CEC를 탑재하도록 허용했지만, 한국에는 CEC를 판매할 의사가 없다는 뜻을 명백하게 밝힌 것이다. 호주·일본에는 CEC를 제공한 미국이 같은 동맹국인 한국에는 수출하지 않으려는 '이중적 태도'에 실망한 해군이 이지스함 기술 국산화를 표방하는 KDDX 추가 건조로 방향을 틀었던 것으로 보인다. 미국의 판매 거부에 따라 해군은 2030년대 중·후반까지 미국 CEC와 유사한 '한국형 해상통합방공체계'를 구축하는 것으로 선회했다. 이를 위해 국방과학연구소(ADD) 주도로 관련 핵심기술 개발을 추진할 예정이다. ADD가 개발하는 한국형 해상통합방공체계는 이지스 구축함, 해상초계기, 항공모함 등 해군 전력과의 연동, 그리고 장거리 미사일 요격체계(L-SAM) 등 첨단 무기체계에 적용이 가능하다. 하지만 미국산 전투체계를 쓰는 세종대왕급·정조대왕급 이지스함에선 한·미 간 체계 연동 및 통합 여부 등이 불확실해 원활한 운용을 장담하기 어렵다는 전망이 나온다. 따라서 해군은 정조대왕급 이지스함 추가 건조보다는 KDDX 추가건조를 선택한 것으로 풀이된다. KDDX 사업은 총 개념설계→기본설계→상세설계 및 선도함 건조→후속함 건조 순으로 이뤄진다. 개념설계는 2012년 당시 대우조선해양(현 한화오션)이 수주했고, 기본설계는 2020년 현대중공업(현 HD현대중공업)이 따냈다. 현재 상세설계 및 선도함 건조에 착수해야 하지만, 사업자 선정을 두고 양 업체 간 갈등이 심해지며 연기됐다. HD현대중공업은 기존 관례대로 기본설계를 주도한 업체가 수의계약을 맺어야 한다고 주장했다. 반면 한화오션은 HD현대중공업이 보안 벌점을 받은 점을 거론하며 '경쟁입찰'로 사업자를 선정해야 한다고 맞서고 있다. 업계 관계자는 "한화와 현대가 서로 한 치의 양보 없이 다투고 있는지 그 이유를 알 것 같다"면서 "KDDX 사업에서 한화와 현대의 대결은 '6척 싸움'이 아니라 '18척 싸움'이기 때문에 한 치의 양보 없는 대결 양상으로 치닫는 것 같다"고 했다. 해군은 현재 추진 중인 KDDX 6척 건조 사업이 출발하고, 차기호위함(FFX) Batch-IV 사업이 끝나는 즉시 곧바로 개량형이라 할 수 있는 KDDX Batch-II 사업을 실행한다는 계획이다. 최종적으로 새로운 개념을 적용한 KDDX-II 사업을 2035년 이후에 도입하기로 했다. HD현대중공업이 건조해 지난해 말 해군에 인도한 차세대 호위함(울산급 Batch-Ⅲ) 선도함 '충남함' [사진=HD현대중공업] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆차기호위함(FFX) 사업 종료 후 차기호위함(FFX)-II 사업 = 한편, 해군은 기존 차기호위함(FFX) Batch-I/II/III/IV 사업을 완료한 후, 차기호위함(FFX)-II를 계획하고 있다. 해군은 FFX-II 사업에 대해서는 명확한 입장이지만, 건조시기와 구체적 제원에 대해서는 밝히지 않고 있다. 현재 해군은 차기 호위함(FFX) 사업으로 총 26척의 호위함(FFG)을 전력화 한다. FFX Batch-I 사업으로 인천급 호위함 6척, FFX Batch-II 사업으로 대구급 호위함 8척을 건조했고, FFX Batch-III 사업으로 충남급 호위함 6척을 건조하고 있다. 해군은 현재 차기 호위함(FFX) Batch-IV 사업으로 2023년부터 2032년까지 약 3조2500억 원을 투입, 총 6척을 건조하는 'FFX Batch-IV'(울산급 Batch-IV) 사업을 진행 중이다. 2029~2030년경 6척의 함정 모두가 해군에 인도될 예정이다. FFX 사업이 완료되면 광개토대왕급 구축함까지 모든 해역함대의 노후화된 중·대형 함정이 교체가 완료된다. ◆AI 기반의 연안초계함(OPV) 사업을 진행 = 또한 1000t급 연안초계함(OPV) 사업을 진행해, 미사일 고속함 PK-A/고속함 PK-B로 대표되는 고속함들을 보완할 계획이다. 연안초계함(OPV)은 인력 절감과 효율성을 위해 AI(인공지능) 기반의 자동화·무인화 기술이 적용된 미래형 함정이다. 1500~2200톤급으로, 기존 초계함보다 거주성 등이 향상시켜 연안 및 해상 경비, 해양 안전, 어업 지도, 해양 오염 감시 등 다양한 임무를 수행하도록 설계된다. 2020년 11월 10일 대우조선해양 거제 옥포조선소에서 진수한 중형급 잠수함 2번함 '안무함(KSS-Ⅲ, 3000톤급)'. 안무함은 2018년 9월 진수한 도산안창호함에 이은 장보고-Ⅲ급 두 번째 잠수함이다. 해군이 건조하는 '장보고Ⅳ' 잠수함도 같은 체급의 형상이다. [사진=대우조선해양] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆장보고IV 사업 추진에 이어 2040년경 원잠 추진 = 한편, 해군의 수중전력인 잠수함 전력증강 계획에 대해 살펴보자. 해군은 2035년 이후 현재 장보고III Batch-I/II/III를 끝내고, '장보고IV 사업'으로 넘어간다. 최종 결론이 나오기 전이지만, 해군이 밝힌 장보고IV 사업은 그동안 2000톤급 잠수함으로 알려졌으나, 해군이 이번에 밝힌 방향은 3000톤급인 것으로 알려지고 있다. 장보고IV 사업 이후인 2040년 무렵, 해군은 차세대 잠수함을 건조할 계획으로, 원자력 추진 기관을 탑재하는 것을 염두에 두고 있다. ◆P-8A 포세이돈 후속으로 한국형 해상초계기 개발 계획 = 해군은 현재 P-3C/CK와 15대와 P-8 포세이돈 6대 등 21대의 해상초계기를 보유, 휴전선 길이의 9.5배, 남한 넓이의 3.3배에 이르는 30만㎢의 작전해역에 대한 상시감시와 주요 해상교통로를 보호하는 데 주력하고 있다. 해군항공사령부 전력은 현재 P-8A 포세이돈 6대를 주력으로 2030년대를 맞이한다. 하지만 해군은 이번에 기존 P-3C/CK 대체용으로 한국형 해상초계기 사업을 추진할 계획임을 분명히 했다. 지난 5월 29일 경북 포항기지에서 발생한 P-3CK 해상초계기 추락사고는 1968년산으로, 무려 57년을 운용한 노후 항공기의 위험성을 해군에 각인시켰다. 한국항공우주산업(KAI)이 서울ADEX에서 선보인 한국형 해상초계기 모형. KAI는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 '소드피시형'의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com 해군 관계자는 "해군은 현재의 P-3CK 기종을 2030년까지 운용하고, 그 이후에 최신예 한국형 해상초계기를 도입을 개획하고 있다"면서 "사고가 난 초계기와 동형인 나머지 P-3CK 7대의 조종사 안전, 그리고 대잠전력의 공백을 막기 위해 한국형 해상초계기 도입사업을 앞당겨야 할 필요가 있다"고 했다. 다만 2025년 10월 기준, 해군은 해상초계기를 해외 직도입으로 할지, 국내개발로 할지, 획득방법을 결정하지는 않은 것으로 알려졌다. 내년 1/4 분기에 획득방법을 결정하는 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 "한국항공우주산업(KAI)에서는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 소드피시형의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다"면서 "KAI가 기존의 에어버스 A320 여객기를 개조하는 개발 계획에서 한 발짝 물러난 것으로 보인다"고 했다. 향후 해상초계기 추가 소요는 운용인력을 감안해 11대로 알려졌다. gomsi@newspim.com 2025-10-20 11:12