[르포]"영하 163도 거뜬" LNG 운반 혁신 '고망간강' 생산 심장부를 가다

LNG운반 혁신 탄생한 포스코 광양제철소
강도 높은 고망간강 비율 높여 경쟁력↑
공정 까다로운 소재…독자 기술로 극복

국내 철강 생산의 '심장부'로 여겨지는 전남 광양시 포스코 광양제철소. 본부 강당의 사방을 둘러싸고 있던 커튼이 열리자 거미줄처럼 복잡하면서도 질서 있게 연결된 거대 파이프들이 한눈에 들어온다. 두꺼운 굴뚝 10여 대에서 뿜어져 나오는 힘찬 수증기와 수십여 대 화물차, 대형 트럭의 움직임에서는 제철소 특유의 생동감이 느껴진다.

포스코가 세계 최초로 개발한 신소재 고망간강이 만들어지는 현장, 대한민국 철강생산의 심장부를 지난달 26일 오후 찾았다. 국가보안시설인 만큼 개인 촬영은 엄격히 금지돼 취재진은 휴대전화 카메라에 스티커를 붙이고, 노트북을 가방에 넣어둔 채 제철소에 발을 들였다.

포스코 광양제철소 후판공장에 고망간강 후판 제품이 압연 공정을 거친 뒤 적치돼 있다. 사진상 보이는 가장 긴 제품은 아파트 4~5층 높이 정도로 길었다. 포스코 제공

액화천연가스(LNG)는 천연가스에서 암모니아, 황화수소 등 불순물을 제거하고 영하 163도에서 약 600분의 1로 압축·액화해 선박으로 운반할 수 있게 만들어진다. LNG를 대량 운반하고 저장하기 위한 조건으로 극저온성, 고강도, 내마모성 등 고도의 물질적 특성이 요구되는 것도 이 때문이다.

그간 LNG 탱크는 주로 고가 원료인 니켈과 알루미늄 등의 합금 소재로 제작됐다. 그러나 니켈은 일부 국가에서만 생산돼 공급이 불안정하고, 수급 상황에 따라 가격 변동성에 문제가 있다. 포스코는 2008년 국제 환경규제 강화에 따라 LNG 수요가 지속해서 증가할 것으로 예상하고 신소재 개발의 필요성을 느꼈다. 수십 년간 철강 분야에서 축적한 제어 압연과 냉각기술로 부서지기 쉬운 특성을 지닌 망간의 비율을 높이면서도 강도가 우수한 제품을 구현해 냈다. 특히 기존 니켈 합금강의 단점이 보완된 망간(22.5~25.5%) 합금강 신소재를 개발해 LNG는 물론, 미래 에너지 시장에서의 경쟁력 확보에 나섰다.

이순기 포스코 수석연구원은 “처음 소재를 개발하고 출시했을 땐 많은 고객사가 제품 사용을 꺼렸지만, 포스코는 육상·해상에서 우리가 먼저 코드를 만들어 사용 결과를 입증해야겠다고 마음먹고 세계 최초 고망간강 적용 LNG 연료 추진 벌크선을 진수했다"면서 "이후 10여년간의 노력을 통해 국제해사기구(IMO)에 코드 등록도 완료했다”고 설명했다.

고망간강이 후판공장에서 압연되고 있는 모습. 고객사가 요구한 두께에 맞춰 까다로운 계산 하에 공정이 이뤄진다. 고망간강 슬라브는 이곳에서 압연기에 눌리고 터닝하며, 차가운 물에 식혀지기를 반복한 끝에 고망간강 후판 제품으로 탄생한다. 포스코 제공

본부에서 20분가량 차를 타고 이동해 도착한 후판 공장 내부는 겉옷을 입을 필요가 없었다. 새빨갛게 달궈진 네모난 고망간강 슬래브가 나오자 10~20m가량 떨어진 거리에서도 더운 기운이 느껴질 정도. 정영덕 포스코 후판기술개발섹션 리더는 “고망간강이 1100~1300도까지 가열되고 압연해야 하는 시점이 되면 슬래브가 이곳 후판 공장에 도달한다”며 “고망간 소재는 산소랑 친해 가열하는 것도 상당한 기술이 필요하다”고 설명했다.

철제 롤러 위로 이동한 슬래브 위에 폭포 같은 물이 쏟아지자 아파트 2~3층 높이까지 수증기가 올라왔다. 슬래브가 지나간 롤러 위에도 여전히 하얀 수증기가 몇분간 남아 있어 슬래브가 얼마나 뜨거운지 가늠할 수 있었다. 정 리더는 “슬래브 가열 시간은 200~300분 정도 소요되는데, 고망간강 슬래브는 다른 소재보다 더 엄격하게 시간을 관리한다. 공정 처음부터 끝까지 거치는 데에 4~5시간이 걸린다”고 부연했다.

포스코만의 강력한 압연기를 거칠 때마다 슬래브의 표면은 더욱 매끄럽고 깔끔하게 다듬어졌다. 정 리더는 “고망간강은 다른 소재보다 훨씬 강하기 때문에 더 큰 힘으로 눌러줘야 한다”며 “슬래브를 누를 때마다 롤러가 마모될 정도”라고 했다. 이어 “슬래브의 두께를 정확히 줄이는 것이 중요해 ‘방사선 구역’이라는 곳에서 매번 두께를 측정해 고망간강을 관리한다”면서 “공차범위는 제품마다 다르지만 통상 0.8~1㎜ 정도”라고 덧붙였다.

고망간강은 고강도·극저온에 유리한 강점이 있는 대신, 그 공정이 매우 까다롭다. 정 리더는 “전 세계에서 시도하지 않은 제품을 생산하다 보니 공정 특이점을 해결하기 위해 부단히 노력했다”며 “망간강을 녹이기 과정에서 온도를 높이는 데 상당한 시간이 걸리기 때문에 포스코는 제강부터 압연 공정까지 하나로 이어진 통합 프로세스로 구성하고, 망간을 고온에서 용융하는 등 새로운 공정 과정을 구축했다”고 설명했다. 정 리더는 “이러한 노력 덕분에 장점을 극대화하고 단점을 극복하는 차세대 에너지 강재로 도약할 수 있었다”고 했다.

후판공장에서 얇게 펴진 고망간강 후판이 베큠 크레인에 의해 이동하고 있는 모습. 고망간강은 자성이 없어 기존 방식대로 자석 크레인을 이용해 옮길 수 없다. 포스코 제공

5분가량 더 걸어가자 매트리스처럼 두툼하던 고망간강이 얇고 평평한 형태로 펼쳐진다. 압연 냉각 과정을 거친지 얼마 안 된 제품은 약간의 분홍빛이 돌기도 했다. 자성이 없는 고망간강은 일반 제품처럼 자석 크레인으로 옮길 수 없어 청소기처럼 진공 흡착하는 베큠크레인을 이용한다. 두께가 두꺼워 코일 형태로 말아놓을 수 없고, 낱장으로 펴놓고 옮겨야 하는 번거로움이 있다.

이날 LNG 터미널에선 고망간강이 적용된 LNG 탱크 7호기 공사가 한창이었다. 포스코인터내셔널은 LNG 터미널의 5, 6호기 저장탱크부터 고망간강을 적용해 건설했다. 모든 탱크가 완공되는 2026년 포스코는 총 133만㎘의 LNG 저장 용량을 확보하게 된다. 이는 전 국민이 40일 동안 사용 가능한 난방용 가스 저장 용량이다. 김명규 포스코인터내셔널 총괄은 “회사는 LNG 생산 및 운송, 저장, 판매, 건설에 이르는 글로벌 가치사슬 확장에 힘 쏟고 있다”며 “직접 개발한 극저온 고망간강을 LNG 저장탱크에 적용해 독자적인 LNG 터미널을 구축했다”고 소개했다.

광양 제2LNG터미널 7호기 탱크 내부. 영하 163도의 LNG를 담아두기 위해 LNG와 직접 닿는 부분을 고망간강으로 제작했다. 포스코는 약 1000외 이상의 LNG 채움 및 비움 시험을 비롯한 다양한 성능 시험을 수행해 안정성을 입증했다. 포스코 제공

국제해사기구(IMO)는 2020년부터 선박의 황산화물 배출량을 3.5%에서 0.5% 낮추는 규제를 시행했다. 이에 선사들은 황산화물 배출이 거의 없는 LNG 추진선을 도입하고 있어, 앞으로도 포스코의 LNG 연료탱크의 수요가 증가할 것으로 전망된다.

이순기 수석연구원은 “포스코는 LNG뿐만 아니라 암모니아, 수소 등 고망간강 탱크의 수송용도 확대를 위한 노력을 계속하고 있다”며 “고부가가치 제품 개발과 원가 절감, 저탄소 생산체계 구축을 통해 글로벌 경쟁력을 지속해서 강화할 것”이라고 전했다.

광양=심성아 기자 heart@asiae.co.kr