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포스코의 용접 소재 정렬 기술, 튼튼한 파이프라인의 열쇠가 되다!

포스코그룹 기술나눔 성공 스토리 ③

포스코의 용접 소재 정렬 기술, 튼튼한 파이프라인의 열쇠가 되다!

2022/07/13

포스코그룹 기술나눔 성공스토리 3편 포스코의 용접 소재 정렬 기술, 튼튼한 파이프라인의 열쇠가 되다! 라고 적힌 썸네일로 이유철대표가 오른쪽에  위치하고있다.

포스코 뉴스룸에서 포스코그룹의 기술나눔을 기점으로 신기술개발, 사업 확장 등
성공적인 전환점을 맞이한 중소기업의 현장을 조명한다.
기술로 하나되는 포스코그룹과 중소기업의 상생 스토리를 확인해보자!

클래드코리아를 소개합니다 라고 적힌 글꼴박스이다.
클래드 파이프·연결용 부품 전문 생산 기업, 클래드코리아
안녕하세요. 클래드코리아 이유철 대표입니다. 클래드코리아는 클래드 파이프와 배관, 하드페이싱 제품을 전문 생산하는 기업입니다. 2005년 설립한 이래 주로 석유, 가스, 전기를 생산하는 에너지 기업과 기반 시설에 클래드파이프와 배관을 공급하고 있습니다. 포항, 경주,  원주에 생산공장을 갖추고 있으며, 국내에 2개의 R&D센터를 운영하고 있습니다. 라고 적힌 클래드코리아 대표 이유철의 인터뷰이다.

왼쪽부터 클래드코리아의 포항, 경주, 원주 공장의 모습이다.

▲ 왼쪽부터 클래드코리아의 포항, 경주, 원주 공장

클래드코리아는 포스코 기술나눔으로 총 6건의 특허기술을 이전 받았다. 이중, ‘관형소재 용접용 정렬장치’ 기술이 클래드코리아의 당면 과제 해결과 기술 경쟁력 향상에 가장 큰 도움이 되었다. 특허 나눔부터 기술 개발, 그리고 시장에서 결실을 맺기까지의 이야기를 전한다.

클래드코리아가 고민했던 과제는? 라고 적힌 글꼴박스이다.
배관 제작 기술의 도전 과제! 어떻게 튼튼하게 이어 붙일 것인가?
기술을 소개하기 전, 먼저 클래드코리아의 주력 제품인 클래드 배관에 대해 설명하려 한다. 클래드(clad)라는 개념은 모두에게 다소 생소할 것이다. 클래드 기술은 서로 다른 금속 소재를 결합해 각 금속의 장점만을 취하는 방식이다. 클래드 소재의 우수한 성능에도 불구하고 시장에서 경쟁력을 갖추고 있는 기업은 많지 않다. 다른 성질을 지닌 이종 소재를 접합하는 기술이 다소 난이도가 높기 때문이다.

또한 배관은 한 번에 제작할 수 있는 길이가 제한되어 있어 부품을 계속 이어 붙여 건설해야 한다. 배관은 파이프와 방향, 유량 등을 바꿔주는 부품(피팅 : 엘보우, 티 등)의 연속 조합인데, 원유, 가스를 수송하는 관은 1000㎞ 넘게 이어지기도 한다. 게다가 배관을 타고 흐르는 물질도 도전 과제를 안겨준다. 원유는 부식성이 강하고, 가스는 기본적으로 높은 압력이 걸리기 때문이다. 보통 다른 부위에 비해 약할 수밖에 없는 접합 부위도 충분한 내부식, 내압 성능을 지녀야 한다.

수동 배관 정렬 작업으로 수동정렬 -> 수동정렬검사 -> 수동정렬 후 용접의 모습이다.

배관 소재들은 용접으로 접합한다. 결국 위에서 언급한 문제는 튼튼하고 균일한 품질로 용접하면 해결할 수 있다. 현장에서 용접을 할 때는 자재를 같은 높이와 각도로 정확히 정렬해야 한다. 보통 숙련된 노동자가 수동으로 정렬을 하곤 하는데, 이를 저희는 ‘핏업(fit up) 정렬’이라고 부른다.

노동자의 숙련도에 따라 정렬 정도에 편차가 있고, 수작업으로 하다 보니 생산성이 많이 떨어질 뿐만 아니라 불량률도 무시할 수 없어 고민이 많았다. 클래드코리아 자체 개발한 자동용접기술이 있었지만, 용접 대상인 부재들을 수동으로 정렬하는 과정에서 병목 구간이 발생해 자동화의 효과가 많이 떨어졌다.

포스코그룹 기술나눔으로 찾은 돌파구라고 적힌 글꼴박스이다.
튼튼한 접합의 핵심은 정확한 정렬!
포스코 기술나눔 특허 ‘관형소재 용접용 정렬장치’에서 답을 찾다!

왼쪽은 정렬이 어긋난 배관 소재의 단면 모양이고 오른쪽은 정렬되지 않은 단면 모양이다.

▲정렬이 어긋난 두 배관 소재의 단면. 배관 소재가 찌그러지거나(왼쪽) 두 배관의 중앙 정렬이 되지 않으면(오른쪽) 용접 품질이 떨어지고, 외부 충격에 취약해진다.

이 문제의 해결책은 2017년 기술나눔으로 획득한 포스코의 ‘관형소재 용접용 정렬장치’ 특허에서 찾을 수 있었다. 관형소재란 관처럼 보이는 소재, 즉 배관을 말한다. 2개의 관을 이어 붙일 때 보통 한 쪽 끝을 다른 쪽 끝 안쪽으로 일정 부분 들어가도록 해 겹친(over-lap) 뒤 용접을 하는 방식을 많이 쓴다. 이때 관의 직경에 비해 소재의 두께 자체가 충분히 두껍지 않으면 중력의 영향을 받아 형상이 찌그러질 수 있고, 겹친 두 개의 배관 단면이 정확히 동심원을 이루도록 중심을 맞추는 작업도 쉽지 않다. 모두 균일한 용접 품질을 얻는데 방해가 되는 요소이다.

포스코의 관형소재 용접용 정렬장치는 배관의 끝부분에 링 형태의 보조 기구를 덧대는 형태이다. 장치 안에는 자석이 여러 개 들어있다. 자석의 밀고 당기는 힘이 균형을 이루도록 해 두 관형 소재의 중심을 일치시키는 것이다.

관형소재 용접용 정렬장치의 구조라고 적힌 글꼴박스이다.
관형소재 용접용 정렬장치의 구조로 (상단 사진) (위 21,22 -20) (아래 13,11,12 -10) 라고 적힌 도면, (하단사진) (좌, 12b, 12a, 12c -12), (우 23,23,-20)이라고 적힌 도면이다.

포스코그룹 기술나눔의 성과 라고 적힌 글꼴박스이다.
기술나눔 특허가 일궈낸 가능성
개선을 뛰어넘어 신기술 개발까지
클래드코리아는 이 특허 기술을 바로 현장에 적용했고, 수작업에 의존하던 정렬 작업을 반자동으로 전환할 수 있었다. 이로써 생산성이 늘어나는 것은 물론, 작업자의 피로도가 크게 줄었고 납기 단축, 품질 증가 등 효과를 거둘 수 있었다.

(상) 자동정렬장치로 관형소재 용접용 정렬장치를 통해 작업하는 기계와 손의 모습이다. (하)배관 자동정렬 후 용접하고 있는 작업자의 모습이다.

결과적으로 공정은 40%를 단축했고, 단위작업 당 소요시간을 줄여 생산성을 약 30% 끌어올렸다. 수작업을 기계로 대체함에 따라 사고 발생 가능성도 크게 줄었다.

클래드코리아는 기존 작업을 개선하는데 그치지 않고 한 발 더 나아갔다. 반자동 정렬 방식을 자동으로 전환하고 기존 자동 용접 시스템과 연계한 것이다. 지속적인 제어 시스템 개선을 거쳐 이제는 국내 최초로 사물인터넷을 활용한 관형소재의 완전한 공장자동화 구현에 성공했다. 그 과정에서 클래드코리아가 신규 등록한 특허 수는 29건에 달한다.

왼쪽은 종전 수동 용접 모습으로 작업자들이 한때 모여 용접을 하고 있는 흑백 사진이며 오른쪽 사진은 클래드코라이가 개발한 스마트 배관자동화샵의 모습이다.

▲ 종전 수동 배관제작 모습(왼쪽)과 클래드코리아가 개발한 스마트배관자동화샵 모습(오른쪽)

2017년 기술이전으로 받은 특허기술 6건이 4배가 넘는 또 다른 특허로 이어지며 꽃을 피울 수 있었던 배경에는 클래드코리아의 기술과 니즈, 그리고 포스코 기술이전 특허의 완벽한 ‘정렬’이 있었다. 대한민국 경제 성장에 있어 대기업과 중소기업의 다방면에 걸친 격차는 자주 걸림돌로 지적되곤 한다. 때로는 대기업이 중소기업의 혁신적인 기술을 직간접적으로 빼앗는 사례도 있다. 하지만 포스코는 상생의 정신으로 협력업체와 동반성장한다.

지역사회와 중소기업에 대한 투자, 지원 활동도 보여주기식이 아닌, 실질적인 효과를 내도록 프로그램하는 것을 봐왔다. 새로운 기술을 개발해 수익을 낼 때까지, 투자 비용과 인력 투입은 중소기업 입장에서는 부담스러울 수밖에 없다. 기술나눔 제도와 포스코의 특허 기술은 저희 클래드코리아를 비롯한 많은 중소기업들이 거침없이 가능성을 펼쳐 미래로 가 닿을 수 있도록 길을 내어주는 쭉 뻗은 파이프라인과도 같다.

주황색과 파란색의 안전모를 쓰고 있는 클래드코리아 직원들의 모습이다. 청바지와 검은 티셔츠로 드레스코드를 맞추고 화이팅하고 있는 단체사진이다.

▲ 클래드코리아 배관용접자동화·스마트배관샵 개발팀 모습

클래드코리아는 이처럼 특허기술 개발의 중요성과 그것을 산업 생태계와 함께 나눴을 때 가치가 더욱 커진다는 것을 알기에 향후 당사뿐만 아니라 한국 제조업 전체에 기여할 수 있는 기술을 개발하고 있다.

조선·해양플랜트·건설부문 스마트 생산협업 시스템(Smart Logistics & Production Automation System, 이하 SLAS®)은 클라우드, 사물인터넷 등 4차산업혁명 요소기술을 적극 활용해 생산과 물류를 자동화하는 체계이다. 이 시스템이 자리 잡게 되면 조선사, 중소중견협력회사 등과 공유해 국내 조선·해양플랜트·건설 업계에 활력을 불어넣어 줄 수 있을 것이다. 나아가 △로봇 자동 Fit Up장치 △레이저-하이브리드 협개선 용접 시스템 △로봇 레이저 비전 스캔 검사 등 신기술을 개발해 스마트 공정을 더욱 업그레이드할 계획이니 많은 관심과 기대 부탁드린다.

Q1. 기술나눔제도 운영에 있어 한국산업기술진흥원의 역할과 가장 중점을 두고 있는 부분은 무엇인가요? 라는 질문에 한국산업기술진흥원은 2013년부터 기술나눔 제도를 운영하며 대기업, 공기업, 공공기관으로부터 기술을 나눔 받아 중소, 중견기업에게 무상 이전함으로써 대-중소기업 상생협력과 ESG를 실천하고 있습니다. 우리 기관의 역할은 중소기업에게 필요한 기술이 원활하게 이전되고 사업화될 수 있도록 △기술나눔 참여기관 발굴 △중소기업 매칭 △사업화 지원까지 효율적으로 이뤄질 수 있도록 지원하는 것입니다. 기술나눔은 기술 제공 기관의 자발적인 참여를 기반으로 하는 만큼 참여기관과의 협력체계를 중요하게 생각하고 있습니다. 또한 국가산업 차원에서도 사장될 수 있는 대기업의 기술을 중소기업에서 활용, 국가산업발전에 기여할 수 있다고 생각합니다.로 답하며 Q2. 2013년 제도 시행 이후 현재까지의 실적, 성과가 궁금합니다.라는 질문에 기술나눔은 2013년부터 매년 참여기업과 수혜기업을 확대해가며 더 많은 기업을 지원하고자 노력해왔습니다. 포스코그룹사를 포함해 총 25개 대기업, 공기업 등으로부터 양질의 기술을 제공받아 2021년까지 총 1043개 기업에 2402건의 기술을 무상 이전했습니다. 이렇게 기술을 나눔 받은 기업을 대상으로 KIAT에서는 매년 성과조사를 하고 있는데요. 최근 5년간(2016~2021) 기술나눔 수혜를 받은 기업 성과조사에 따르면 약 753억 원의 매출을 달성했고 521명의 신규 인력 고용을 창출해 우리 중소, 중견기업이 한 단계 도약하는 데 도움을 줬다고 생각합니다. 라고 답하며 Q3. 향후 정부차원의 기술나눔 제도 운영 방향이 궁금합니다. 올해 기술나눔은 대기업의 모바일, 반도체, 에너지 등 관련 기술에 대해 기술나눔을 할 예정이며, 대학과 정부 출연연구소까지 확대해 기술나눔 참여기관의 범위를 더 확대할 예정입니다. 이와 더불어 국가기술은행(NTB)에 나눔기술 정보를 제공해 중소기업의 수요 발생 시 상시 이전이 가능토록 후속 지원 또한 준비하고 있습니다.답한 한국산업기술진흥원 기술사업화단장 박경호의 인터뷰이다.

포스코는 중소기업과의 상생적 동반성장을 위해 한국산업기술진흥원 기술나눔 사업에 2017년부터 적극적으로 참여하고 있습니다. 2019년 RIST를 시작으로 2020년에는 포스코케미칼, 포스코건설, 포스코에너지, 포스코ICT까지 합류해 각 사가 보유하고 있는 특허 중 중소기업에 도움이 되는 기술을 나눔하고 있습니다. 향후에도 포스코그룹은 중소기업의 혁신 성장을 지원하고, ESG 경영 강화에 부합하고자 기술나눔에 지속적으로 참여할 예정입니다. 과거 참여업체를 대상으로는 △추가 기술나눔 △당사 동반성장 프로그램 연계 △특허 교육·상담 등을 제공함으로써 실질적인 사업화를 지원해 나가도록 하겠습니다. 앞으로도 많은 관심과 성원 부탁드립니다. 라고 소감을 표한 포스코 지적재산사무관 '박부현'의 인터뷰이다.


※이 콘텐츠는 포스코그룹 통합 소통채널 ‘포스코투데이’를 토대로 제작했습니다.

기업시민 포스코 Together With POSCO 함께 거래하고 싶은 회사 / Together / Green / Life / Community / 우측 악수하고 있는 일러스트 이미지.

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