포스코메이드 K스틸 시리즈 4편. 포스코 저수조 라이닝용 고내식 듀플렉스 스테인리스강

고품질 제품과 지속가능한 철강 솔루션으로 고객사에 만족을 선사하고 저탄소를 실천하고자 노력하는 포스코! 전문가가 직접 포스코의 새로운 강재들을 차례로 소개한다.

I포스코 스테인리스마케팅실 솔루션개발섹션, 최점용 수석연구원

포스코는 지난 3년간 물을 1년 내내 담수해 깨끗한 물을 공급하는 시설인 정수장 저수조 내부에 필요한 기술을 개발해왔다. 최근 저수조 내부에 라이닝*(Lining)용 소재로 듀플렉스강*을 적용하는 스테인리스 라이닝 솔루션 기술 개발에 성공해, 위생성과 지속가능성을 모두 높였다.

*라이닝(Lining) : 콘크리트 벽체에 판을 용접해 방수처리가 별도로 필요하지 않은 벽체를 만드는 공법.
*듀플렉스강(Duplex) : 오스테나이트상과 페라이트상이 각각 50% 혼재한 스테인리스강으로, 내식성과 강도 등 기계적 성질이 우수함.

고강도∙고내식 듀플렉스강 적용한 스테인리스 라이닝 솔루션 개발 성공

상수도 시설물인 정수장, 정수지, 배수지 등의 구조물은 깨끗한 물을 항상 담수해야 하는 철근콘크리트 수(水)처리 구조물이다. 따라서, 물 환경 개선과 구조체 보호 측면에서 방수∙방식 공사가 매우 중요하다. 상수도 시설물 연구 보고서에 따르면, 非스테인리스 계열 소재로 방수∙방식 시공을 하는 경우, 사용 중 환경 호르몬 용출, 미세 플라스틱 발생, 콘크리트 균열에 의한 유해물질 유입 등 다양한 원인에 의한 물 오염이 심각한 것으로 나타났다. 또 물 품질관리 목적으로 이뤄지는 주기적인 청소와 5~10년 주기로 하는 유지∙보수∙보강에 따른 생애주기비용(Life Cycle Cost)이 증가하고 있다. 청소와 유지∙보수는 주로 물 수요가 급증하는 여름철에 이뤄지는데, 기존 방수 공법은 콘크리트 표면이 건조돼야만 공사를 할 수 있기 때문이다.

▲기존 콘크리트 배수지 구조물에 부식이 일어나고 균열이 발생했다.

▲기존 시설물의 방수층이 들뜨고 박리된 모습.

포스코는 스테인리스강의 우수한 내식성과 깨끗한 이미지에 주목해, 정수장 저수조 용도로 타 소재 대비 경쟁력 있는 강재를 발굴하고 사용 솔루션 기술을 개발하는 데 노력을 기울였다. 특히 염소•틈새 부식 저항성이 우수하고 내마모와 내침식성을 동시에 가져 기존에 물 산업용 물탱크 용도로 자주 쓰이는 고강도∙고내식 듀플렉스강을 적용하고자 했다. 포스코는 고객사와 친환경소재신기술연구조합등과 협업해, 노후화한 기존 콘크리트 구조물에도 적용할 수 있는 경제적인 스테인리스 라이닝 솔루션 기술을 개발했다.

자원순환형 듀플렉스강과 자동용접기 급속 시공기술로 공사기간 단축

포스코가 개발한 ‘라이닝 공법’은 스테인리스강을 벽에 단순히 부착하는 형식이 아니라, 콘크리트 탱크 내부에 또 다른 스테인리스 탱크를 만드는 방법이다. 이는 물저장 기능과 구조적 안정성을 모두 확보할 수 있는 일종의 이중 탱크형식이다.

접착제로 단순 접착하는 기존 판넬 형식이나 도장 방식과 달리, 콘크리트 벽체에 스테인리스 평철*을 앙카볼트로 부착하고, 평철과 스테인리스 패널도 용접해 결합하는 방법이다. 라이닝 시공에서 가장 중요한 용접방법은 아래 그림과 같이, 평철 위에 스테인리스 패널을 설치한 후 먼저 점용접으로 패널을 고정시키고, 패널과 패널이 만나는 곳 전체를 연속 용접한다. 최종적으로 용접부 열변색을 제거한 뒤 산세작업을 해 용접부 부식을 부식을 방지한다. 특히 자동용접기 급속 시공기술을 개발해 기존 대비 공사기간을 20% 이상 줄일 수 있도록 했다.

*평철 : 제작된 스테인리스 판넬을 콘크리트 벽체에 고정하기 위한 구조물로 스테인리스 띠.

스테인리스 라이닝은 타 방수∙방식공법에 비해 △부식•침식저항성이 우수한 듀플레스강 사용으로 내구성이 우수해 반영구적으로 사용 가능하고, △주기적인 청소만으로 최상의 깨끗한 표면 상태를 유지하며, △콘크리트 벽체 균열에 의한 외부 침출수 유입이나 환경 호르몬 발생 우려가 없다. 또 △주기적인 보수가 거의 필요 없어 초기 투자비 대비 유지 보수 비용이 낮고, △스테인리스 전체를 용접 시공해 수밀성*이 우수, 수자원 손실 예방이 가능한 생애주기비용 고려 시 가성비가 우수한 경제적 공법이다. 마지막으로, △GR* 인증한 소재로 탄소배출을 줄여 환경성이 우수하다. 특히, 저수조 천정은 물이 증발해 결로수에 응집된 염소가 부식되는 것을 방지하는 고내식 듀플렉스 329J3L*, 저수조 벽면은 저렴하면서도 304대비 내식성이 우수한 듀플렉스 329LD*등 적용 부위에 따라 적절한 라이닝 소재 선택 가이드를 작성했다. 스테인리스 라이닝은 재활용한 스크랩을 주원료로 해서 전기로 조업으로 생산된다는 면에서 환경적인 이점도 갖추고 있다.

*수밀성(Watertightness) : 구조물이나 재료가 물의 침투, 흡수, 투과를 막는 성질
*GR(Good Recycle Product) : 우수재활용 제품 인증
*329J3L : 22Cr-5Ni-3.0Mo-0.15N
*329LD : 20Cr-2.5Ni-1.5Mo-0.18N

시너지 효과 보여주는 스테인리스 라이닝 솔루션과 인공지능의 결합

포스코는 개발한 스테인리스 라이닝 솔루션을 정수장 침전지, 정수지, 배수지 등 콘크리트 구조물에 적용해 깨끗한 식수 품질 향상에 기여하고 있다. 이 기술은 2023년 수자원공사로부터 우수기술 인증을 받았고, 철의날 기념식에서 산업통산자원부 장관상을 수상했다. 포스코는 이에 더해 고객사와 공동으로 AIoT 기술을 접목한 스테인리스 라이닝 솔루션 기술을 추가로 개발하고 있다. 수질과 구조물 품질을 상시 모니터링하다가 위급 시 자동으로 밸브를 차단하는 기술로, 컴퓨터나 휴대폰으로도 항상 모니터링과 관리를 할 수 있도록 했다. 포스코는 국민에게 더 안전하고 위생적인 솔루션을 제공하기 위해 개발에 매진하고 있다.