주머니 속 동전부터 반짝이는 액세서리, 비행기, 자동차까지! 금속은 우리 생활 전반에 속속들이 자리하고 있는데요. 금속은 아주 오래전부터 인간과 밀접하게 상호작용하면서, 우리의 역사 속에서도 묵직한 존재감을 뽐내왔습니다. 지금부터 스틸캐스트가 인류 역사 속에서 발견한 흥미로운 금속 이야기를 살펴볼까요?

△이미지 제공 – 위키피디아

당시 엔진들은 비행기에 달기에는 크기도 크고 무게도 엄청났는데요. 라이트 형제는 비행기에 적합한 엔진을 만들기 위해 가볍고도 튼튼한 알루미늄을 사용했습니다. 그 덕분에 12마력 4기통 엔진의 무게를 30파운드로 줄일 수 있었죠.

라이트 형제는 알루미늄 엔진을 설치한 비행기를 ‘플라이어 1호’라고 이름 붙였는데요. 1903년 12월 17일, 플라이어 1호는 바람이나 수소 같은 기체의 도움을 받지 않고 엔진과 프로펠러의 힘으로 날아올랐으며, 이는 인류 최초의 동력 비행 성공 기록이었습니다.

알루미늄이 지구에서의 비행을 가능케 했다면, 티타늄은 우주 여행의 포문을 연 금속입니다. 강한 내식성과 극저온에서부터 중온까지의 비강도가 우수하다는 장점 덕분에, 티타늄은 일찍이 우주 로켓의 부품으로 사용되어 왔는데요.  

1961년, 세계 최초의 유인우주선 보스토크 1호 역시 티타늄 합금으로 만든 우주비행체였으며, 이후에도 미국의 머큐리 계획과 아폴로 계획에 쓰였던 우주선에도 티타늄 소재가 적용된 바 있습니다. 현재에도 티타늄은 우주항공 산업의 주요 소재로, 국제 우주 정거장, 무인 탐사선 등 많은 우주 비행체에 활용되고 있답니다.  

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이번 시간에는 인류와 역사를 함께한 흥미로운 금속 이야기를 만나봤습니다. 스틸캐스트와 함께 살펴 본 역사 속 금속 이야기, 재미있게 보셨나요? 더욱 흥미로운 이야기로 채워질 다음 스틸캐스트에도 많은 기대 부탁드립니다!

 

 

근시부터 원시까지, 시력이 안 좋은 사람들에게 오랜 시간 동안 눈이 되어 준 안경! 최근 렌즈와 수술 등 의학의 발달로 시력을 교정하는 분들이 많아졌지만, 여전히 안경은 우리 생활 속 도움을 주는 고마운 존재입니다. 최근엔 패션 아이템으로도 빠지지 않는 소품인데요.

 

이렇게 시력 교정부터 패션 아이템까지, 우리 곁을 함께 해 온 안경 속에도 ‘철’이 있다는 사실! 오늘 Hello, 포스코 블로그에서는 안경의 변천사부터 그 안에 숨겨진 철의 모습을 살펴보겠습니다. 함께 보시죠!

 

안경은 눈의 시력을 교정하여 멀리 있거나 가까이 있는 사물도 잘 보이게 도와주는 고마운 존재입니다. 발명된 이후 지금까지 많은 사람들이 안경에 의존하여 생활하고 있는데요. 최근에는 렌즈, 라식 등의 시력 교정을 위한 방법들도 생겼지만, 여전히 많은 분들이 가장 안전하고 편한 방법으로 안경을 선호하고 있죠.

 

이렇게 안경은 시력을 교정해주는 보편적인 방법인 뿐만 아니라 때로는 눈을 보호하는 도구가 되기도 하는데요. 자외선이 강한 여름에는 빛을 차단해 주는 선글라스가 필수품이 되었습니다. 더불어 젊은 사람들에게 안경은 패션 아이템으로도 인기가 높은데요. 반무테, 무테 등 다양한 모양이 있고 플라스틱, 금속 등 여러 재질로 만들어져서 자신만의 개성을 뽐내기에 최고의 아이템으로 손꼽히고 있습니다.

 

 

이렇게 시력 교정부터 패션 아이템까지! 우리의 생활 속 깊게 자리 잡은 안경은 언제부터 사용했을까요? 안경 발명에 대한 가설은 다양하지만, 1286년 이탈리아에서 처음 발명되었다는 것이 통설로 여겨지고 있습니다. 다만 정확하게 누가 발명한 것인지는 알 수 없죠.

 

그 후 15세기가 되면서 안경은 대량 생산되었고, 많은 사람들이 사용하게 됩니다. 안경의 보급에 영향을 미친 것은 바로 ‘금속활자’입니다. 이 시기 쿠텐베르크가 금속활자를 발명하여 인쇄혁명을 일으키는데요. 금속활자의 발명이 어떻게 안경을 대량으로 생산하게 만들었는지 궁금하시죠?

 

그 비밀은 바로 금속활자가 찍어낸 책에 있는데요. 금속활자로 인해 수많은 책들을 찍어낼 수 있게 되었고, 시중에는 많은 출판물들이 쏟아져 나왔죠. 사람들은 자연스럽게 책과 더 가까이하는 시간이 늘어나게 되었는데요. 이미 시력이 안 좋았던 사람들도, 책을 읽다 시력이 떨어진 사람들도 모두 안경이 필요하게 되었습니다.

 

금속 활자에 의해 우연하게 대중화 된 안경! 그 이후 17세기에는 안경 프레임의 재료로 금속이 사용되기 시작했는데요. 당시에는 금속 프레임으로 사용한 안경은 너무 무거웠기 때문에 금세 플라스틱이나 다른 재료들에게 뒤처지게 됩니다. 하지만 이후 가볍고 내구성이 뛰어난 금속들로 프레임을 개발하기 시작하면서 다시 안경의 재료로써 각광받게 되는데요.

 

△ 이미지 출처 – 픽사베이

안경은 2개의 렌즈와 이를 고정하기 위한 안경테(프레임)로 이루어 지는데요. 프레임은 주로, 플라스틱, 금속, 나무 등 다양한 재료를 사용하여 만듭니다. Hello, 포스코 블로그에서는 안경 프레임으로 태어나는 금속에 대해 알아보려고 하는데요. 바로 확인해 보시죠!

모넬  

 

우리가 사용하는 대부분의 금속 안경 프레임은 모넬을 소재로 한다고 합니다. 구리와 니켈, 그리고 소량의 철 성분을 섞은 모넬을 사용한 안경 프레임은 부식에 강하며 튼튼하다고 하는데요. 다만 알레르기 반응이 일어날 수 있어 저자극성으로 만들고 있고요. 조금 무겁다는 단점이 있습니다.

 

스테인리스 스틸 

 

스테인리스 스틸도 안경 프레임 재료로 사용되는 금속 중 하나입니다. 튼튼하면서 녹이 슬지 않기 때문에 오래 사용할 수 있는데요. 또한 알레르기도 일으키지 않아 매우 안심하고 쓸 수 있는 금속 프레임 재료입니다.

 

티타늄과 베타 티타늄 

 

안경 금속 프레임 재료로 티타늄과 베타티타늄도 인기있는 소재입니다. 티타늄은 가볍고, 내구성이 뛰어난 장점을 가지고 있는데요. 금속의 느낌을 그대로 살리면서 가벼우니 더할 나위 없이 좋죠. 또한 알레르기를 일으키지 않아 피부가 예민한 분들도 마음 편히 사용이 가능합니다. 다만 다른 금속 안경테에 비해 가격이 약간 비싼 편이라고 하네요.

 

베타 티타늄 역시 가볍고 튼튼해서 금속 안경 프레임 소재로 적당합니다. 티타늄에 다른 금속을 섞어 강도를 높였고요. 순 티타늄보다 더 유연한 성질을 가지고 있다고 하네요.

 

베릴륨 

 

베릴륨을 소재로 한 안경 프레임은 티타늄 소재의 프레임을 저렴한 가격으로 대체할 만한 제품입니다. 부식이나 변색에 강한데요. 따라서 평소 바닷물 등 주변에 염분이 많은 곳에서 시간을 보내는 사람들이 프레임으로 선택하면 좋습니다.

 

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철과 함께한 안경의 변천사부터 프레임 소재까지!

이제 패션 아이템 안경을 선택할 때도 

나에게 맞는 소재를 선택해 볼 수 있겠죠?  

 

△ 이미지 출처 – 네이버 영화

관객 돌파 800만을 눈앞에 두며 흥행 돌풍을 일으키고 있는 마블의 새 영화 <캡틴 아메리카: 시빌 워>, 보셨나요? Hello, 포스코 블로그지기는 새롭게 합류한 슈퍼 히어로인 ‘블랙 팬서’에 유독 눈이 갔는데요. 멋진 활약을 펼친 그의 주 무기는 바로 ‘비브라늄’이라는 특수 금속이라는 사실! 마블 세계에서 금속을 무기로 하는 히어로는 그 뿐만이 아닌데요. Hello, 포스코 블로그와 함께 자세히 알아보실까요?

△ 이미지 출처 – 네이버 영화

<시빌 워>를 통해 세계 영화 팬들에게 첫 등장을 알린 블랙 팬서는 대부호 캐릭터인 아이언맨보다도 재산이 많다는 점 때문에 화제가 되기도 했는데요. 블랙 팬서가 이처럼 엄청난 부를 쌓을 수 있었던 이유는 바로 ‘비브라늄’이라는 특수한 금속을 독점 생산하고 있기 때문입니다. 블랙 팬서의 고향이자 그가 국왕의 자리에 올라있는 가상의 국가인 ‘와칸다’의 자리에 만년 전 소행성이 떨어졌고, 이 소행성의 물질이 바로 비브라늄이라는 설정인데요.

비브라늄은 범접 못할 강력함에 비해 무게는 매우 가볍고, 용도가 아주 다양한 것으로 나타나고 있습니다. 덕분에 와칸다는 아프리카에 위치한 작은 나라임에도 불구, 세계본부에서도 큰 목소리를 내는 강국으로 성장하게 되죠.

또 충격이나 진동을 받으면 분자들이 더욱 결합되는 성질을 지니고 있기 때문에 상대방의 공격을 오히려 흡수해 그만큼 더 단단해지죠. 따라서 정확한 강도를 측정할 수 없습니다. 블랙 팬서의 슈트와 강력한 발톱은 바로 이 비브라늄으로 만들어져 있으며, 캡틴 아메리카의 방패 역시 비브라늄과 아래에 설명드릴 금속인 아다만티움의 합금으로 만들어져 무시무시한 강도를 자랑하죠.

△ 이미지 출처 – 플리커

금속을 주 무기로 사용하는 히어로가 블랙 팬서만 있는 것은 아닙니다. 이미 잘 알려져 있듯 마블 캐릭터 중 국내에서 가장 인기가 많은 아이언맨의 슈트는 티타늄 골드 합금으로 만들어져 있으며, 캡틴 아메리카의 방패, 토르의 망치 등도 특수한 금속으로 이루어져 있죠.

때문에 영화 팬들 사이에서는 ‘마블 3대 금속’이라는 말이 유행하고 있는데요. 마블 세계 속에서 굉장한 역할을 담당하는 금속인 ‘비브라늄’과 ‘아만타디움’, ‘우르’를 묶어 지칭하는 말입니다.

앞서 소개한 비브라늄을 제외한 아다만티움과 우르에 대해 궁금하실 텐데요. 우선 ‘아다만티움’은 마블 세계에서 가장 단단한 금속으로, 엑스맨의 울버린 손에서 솟아 나오는 바로 그 금속이기도 합니다. 제련을 거치지 않은 트루 아다만티움은 절대 파괴되지 않는 성질을 가지고 있어 핵폭발을 견딜 정도이며, 이후 어떤 캐릭터나 시리즈에서 쓰이느냐에 따라 세컨드 아다만티움, 베타 아다만티움, 카보나디움, 프로토 아다만티움 등으로 나누어집니다.

‘우르’는 토르의 망치, 묠니르를 구성하는 물질인데요. 토르의 고향 아스가르드에서 나는 신비한 금속으로, 강도는 비브라늄과 아다만티움에 견줄만하며, 마법 공격에 저항하는 특수능력이 있어 영화 속에서 그 역할을 톡톡히 하고 있죠. 별의 핵을 이용해 아스가르드에서만 만들어지기 때문에 지구인들은 구하기 어렵답니다.

이처럼, 금속은 마블 시리즈에 등장하는 히어로들의 능력을 구성하는 중요한 물질이라는 사실! 새삼 우리 곁의 철과 금속들에는 어떤 힘이 숨겨져 있는지, 궁금해지는걸요?

실존하는 금속이 위에 소개해드린 가상의 금속들처럼 어마어마한 힘을 가지는 것은 물론 불가능한 일입니다. 하지만 그중에서도 유독 탁월한 능력으로 우리의 삶을 풍성하고 편리하게 해주는 소재들이 있는데요. 함께 알아보실까요?

우선 ‘마그네슘 합금’을 먼저 들 수 있습니다. 이는 상용금속 중 가장 가벼운 금속으로, 무게는 강철의 25%에 불과하지만 강도는 더 단단해 자동차, IT-Mobile, 의료 보조기구 등에 널리 적용되고 있는데요. 포스코의 마그네슘 판재는 그 우수성을 인정받아 포르쉐의 신형 스포츠카 지붕 소재로도 쓰였습니다.

또 다른 강력한 금속에는 ‘티타늄’이 있습니다. 앞서 언급했던 아이언맨의 슈트에도 함유되어 있는 소재인데요. 강철보다 43%나 가볍고, 알루미늄 합금에 비해 2배나 강해 항공기 제작이나 우주선에도 쓰이고 있습니다. 또 절대 녹이 슬지 않는 성질로 해수담수화 장치나 조선 분야에도 널리 사용되며, 인체에 독성이 낮아 주방용품, 선크림 등에도 들어가죠. 그야말로 만능 금속이라 할 수 있습니다.

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Hello, 포스코 블로그와 함께 하는 스틸캐스트,

다음 시간에 더욱 흥미로운 이야기로 돌아올게요!

 

△ 이미지 출처 – 플리커

영화 <아이언 맨> 시리즈 속 아이언 맨의 수트를 만드는데 쓰였던 소재. 바로 티타늄인데요. 실제로 티타늄은 광범위한 사용성 때문에 ‘꿈의 금속’이라고 불리기도 합니다. 티타늄은 지구 상에 풍부하게 매장되어 있지만 제련이 워낙 어려워 미국, 일본 등 선진국에서만 주로 생산되어 왔는데요. 포스코는 2008년부터 티타늄 사업에 뛰어들어, 초기 5년 동안 1만 톤이 넘는 판매량을 달성했습니다. 그럼, 티타늄이 왜 이토록 각광받는지, 자세한 이야기를 함께 보실까요?

△ 이미지 출처 – 플리커

 원자번호 22번, 원소기호는 Ti에 해당하는 티타늄(titanium)은 매우 단단하며 가볍고, 부식에도 강한 금속입니다. 같은 강도로 강철보다 43%나 가볍고, 알루미늄 합금에 비해 2배나 강해 항공기 제작에 쓰일 정도죠.

티타늄은 지구 상에서 9번째로 풍부한 원소로, 흙에도 0.5% 정도 들어있을 만큼 널리 분포되어 있는데요. 순수한 금속 티타늄은 1910년에야 처음 추출되었으며 상업적 생산은 그보다 더 늦은 1940년에 처음으로 이루어졌습니다. 매장량이 풍부함에도 불구하고 상업적으로 사용된 역사가 짧은 이유는 티타늄 광물을 제련해 순수 티타늄을 뽑아내는 과정이 매우 어렵고 까다롭기 때문입니다. 그런 이유로 미국, 일본 등 선진국 중심으로 생산되어 왔고, 그 가격도 매우 높죠.

△ 이미지 출처 – 플리커

제련 공정이 까다롭고 비용이 많이 들지만, 가볍고 강하며, 절대로 녹이 슬지 않는다는 백금에 비교될 정도로 내부식성이 강하다는 장점이 있는데요. 또 현재까지 밝혀진 바로는 인체에도 독성이 없습니다. 이런 강점들 덕분에 티타늄의 쓰임새는 계속해서 넓어지고 있으며, 항공, 우주 등 미래산업에서도 각광받는 소재입니다.

△ 이미지 출처 – 플리커

티타늄이 본격적으로 사용되기 시작한 1950년대에는 주로 우주항공, 군수산업에만 쓰였는데요. 기술이 발전할수록 점점 쓰임새가 확대되며 현재는 조선, 원자력 및 산업용에서부터 자동차, 골프채, 등산용품, 주방용품, 화장품에 이르기까지 폭넒게 쓰이고 있습니다.

강하고 가벼우며 부식 되지 않는 성질 때문에 항공 운수 사업에 끊임없이 활발하게 쓰이는데요, 보잉 777에는 1대 당 약 59톤, 747에는 45톤, 에어버스 A340에는 32톤이 사용되는 것으로 추정됩니다. 또 미사일, 군용 차량의 장갑, 우주선 제작에도 많은 양의 티타늄이 사용되죠.

△ 이미지 출처 – 플리커

티타늄은 바닷물에도 부식되지 않아 선박이나 해양플랜트, 해수 담수화 장치에도 쓰이며, 잠수함의 재료로도 사용됩니다. 화학 약품에도 강해서 화학공업에서 쓰이는 여러 장치와 설비를 구성하기도 하고, 인체 내에서도 거부 현상이 없어 임플란트나 인공관절, 인공심장 튜브에도 쓰입니다. 캠핑이나 스포츠 등 레저용품, 주방용품에도 자주 사용되는데, 탄성이 강하고 튼튼한 골프채가 되기도, 쓰려뜨려도 쉽게 망가지지 않는 자전거 안장이 되기도 합니다. 빛을 굴절시키는 성질 때문에 흰색 페인트와 자외선 차단제에도 들어가 있습니다.

이처럼 사용처가 다양한 탓에 세계 티타늄 소비량은 연간 17만 톤 수준에 이릅니다. 그중 중국을 포함해 미국·한국·영국·일본 등 5개국의 티타늄 소비량이 전체의 70% 이상을 차지하는데요. 우리나라의 경우 2000년대 후반까지 티타늄 강판을 전량 수입에 의존했으나, 2010년 포스코가 상용화하면서 국산화에 성공했습니다.

포스코는 2008년 티타늄 강판 사업에 뛰어들어 2009년 하반기 제품 개발을 완료했으며, 2010년 상업 생산과 판매에 돌입했습니다. 2015년 5월에는 생산을 시작한 지 5년 만에 누계 판매량 1만 톤을 달성하기도 했습니다.

△ 이미지 출처 – 플리커

티타늄은 건축물의 외장재로도 사랑받습니다. 카멜레온처럼 빛나는 표면과 우수한 불연성 때문인데요. 스페인의 구겐하임 미술관은 이러한 티타늄을 파격적으로 사용해 20세기 최고의 건축물로 평가받기도 했습니다. 구겐하임 미술관은 1997년, 스페인 북부의 쇠퇴한 도시 빌바오를 문화사업으로 다시 일으키기 위해 지어졌는데요. 기이한 형태의 건물 전체를 아름답게 빛나는 티타늄으로 덮은 모양새로 ‘메탈 플라워’라 불리며 유명해졌습니다. 매년 구겐하임 미술관을 직접 보기 위해 찾는 관광객들은 100만 명에 이르며, 연간 관광 수입은 1억 달러가 넘는다고 하네요. 우리나라 건축물 중에서는 동대문 디자인 플라자(DDP)가 티타늄을 사용한 것으로 알려져 있습니다.

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Hello, 포스코 블로그와 함께 알아 본 티타튬 이야기, 어떻게 보셨나요! 그 무궁무진한 가능성과 용도에 감탄이 나오는데요. 철에 관한 흥미로운 이야기는 다음 시간에도 계속 됩니다. 기대해주세요!

 

 

지난주 MBC 예능 프로그램 <마이 리틀 텔레비전> 보셨나요?

이날 방송에 1990년대에 어린 시절을 보낸 이들이라면 누구나 기억하고 있을 ‘종이접기 아저씨’, 김영만 씨가 등장해서 큰 화제를 모았는데요! 덕분에 지금은 20대 후반에서 30대 초반이 된 ‘코딱지’들이 옛 추억에 잠겨 코끝이 찡해졌답니다.

그래서! Hello, 포스코 블로그지기도 김영만 아저씨처럼 종이접기에 도전해봤습니다. 철, 하면 떠오르는 슈퍼히어로인 ‘아이언맨’의 마스크를 접어본 건데요. 여러분께도 자세한 종이접기 방법을 알려드릴게요. 다소 복잡할 수 있으니 집중해서! 따라와 주시기 바랍니다. 그럼, 출발해볼까요?

 

 

△ 이미지 출처 – 네이버 영화

종이접기에 들어가기 전에, 아이언맨과 철에 대해 간단히 알아보고 갈까요? 우리말로 ‘철의 남자’라는 뜻의 이름처럼, 아이언맨과 철은 떼려야 뗄 수 없는 관계를 가지고 있죠.

영화 속에서 아이언맨 슈트는 전투기와 부딪혀도 전혀 형체의 변화가 없는데요. 이는 아이언맨 수트가 초고강도 소재로 만들어졌음을 암시합니다. 실존하는 금속 중에 이와 같은 초강도 소재를 꼽으라면, 티타늄을 들 수 있는데요. 500도의 온도에서도 무뎌지지 않으며, 무게 또한 알루미늄보다 약간 무거운 비중 4.5이고 강도는 비중 7.9로 단련된 강철과 비슷하죠.

세계 제2차 대전 때 독일 롬멜 전차부대가 강했던 이유가 전차를 티타늄 합금으로 만들었기 때문입니다. 특히 일반 금속은 열을 받을수록 강도가 저하되지만 티타늄은 적정 범위 내에서 열을 받으면 더 강해지는 성질을 갖고 있으니 아마 토니 스타크도 티타늄 소재를 사용했을 가능성이 크답니다.

 

아이언맨 마스크 종이접기의 준비물은 색종이 한 장! 그리고 풀입니다. 색종이는 양면이 다른 색으로 준비해주세요.

 

 

 

 

 

 

 

얼굴형이 다 만들어졌으면, 이제 아이언맨 마스크의 포인트라 할 수 있는 날카로운 눈매를 만들 차례입니다. 계속해서 따라오시죠!

 

 

 

 

 

 

 

눈 만들기가 조금 어려웠죠? 이제 완성이 멀지 않았습니다! 이마, 턱, 얼굴라인을 접어주세요.

 

 

 

 

짜잔!!! 완성된 아이언맨 마스크! 어떠신가요?

 

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‘마리텔’ 김영만 아저씨 덕분에 동심의 세계로 돌아갈 수 있었던 지난 한 주! Hello, 포스코 블로그지기도 오랜만에 종이접기에 도전하며 정말 즐거운 시간을 보냈답니다! 여러분도 한 번 시도해보세요!

 

 

 

 

 

석기시대가 돌이 떨어져서 끝난 것은 아니며, 말이 없어서 자동차의 시대가 열린 것도 아닙니다. 과연 ‘철의 시대’도 그럴까요? 인간은 자연에서 가장 손쉽게 얻을 수 있는 자원부터 사용해 왔는데요. 목탄에서 석탄, 그리고 석유와 가스 등 에너지원의 변천이 좋은 예라고 할 수 있습니다.

 

‘철의 시대’도 자연에서 비교적 쉽게 얻을 수 있는 소재인 철과 이것을 녹일 수 있는 기술이 결합하면서 도래했습니다. ‘철의 시대’가 무한정 이어지리라고 장담하기는 어렵죠. 하지만 우리가 상상할 수 있는 한 ‘철의 시대’는 지속될 것입니다. 물론 지금까지 그래왔던 것처럼 변화는 동반될 텐데요. 미래의 ‘철의 시대’는 어떤 과정을 거치면서 어떻게 전개될까요?

 

 

3,000년 이상을 이어오고 있는 ‘철의 시대’가 서서히 끝나고 있다는 의견도 없지는 않습니다. 소위 철을 대체할 만한 소재가 끊임없이 발견되고 만들어지기 때문이죠.

 

 

 

우선 철을 대체할 만한 금속 소재로 티타늄과 알루미늄 등이 거론되곤 합니다. 하지만 티타늄의 경우 앞으로 매년 수요가 10%씩 증가한다고 해도 2050년 경 수요량은 1,000만 톤에 불과합니다.

 

알루미늄 역시 매년 5%씩 수요가 증가한다고 해도 2050년이면 1억 5,000만 톤에 불과합니다. 다소 과장된 면도 없지는 않지만 2050년 철 수요량이 40억 톤 정도 된다고 보면, 티타늄과 알루미늄이 철을 대체하는 정도는 미미하다고 할 수 있죠.

 

한편 강도나 연성, 무게 등의 측면에서 철을 능가하거나 버금가는 소재가 계속 만들어지고 있습니다. 소위 신소재(advanced materials)라 불리는 것으로, 이 역시 철의 시대를 위협하는 요인으로 떠오르고 있는데요.

신소재란 형상기억합금과 같은 신금속재료, 뉴 세라믹 같은 비금속 무기재료, 신고분자재료·복합재료 등을 아우르는 것으로, 이 중 상당히 일반화된 것은 탄소섬유, 혹은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP; Carbon Fiber Reinforced Plastic)이라고 할 수 있습니다.

 

탄소섬유는 강도가 좋으면서 더 가벼운 재료를 만들기 위해 플라스틱에 탄소섬유를 넣어 강화한 소재입니다. 또한 광섬유(optical fiber)나 섬유강화금속(FRM; Fiber Reinforced Metal) 등도 기존 산업은 물론 새롭게 성장하는 산업에 두루 사용되고 있으며, 시장 규모도 확대되고 있습니다.

이 외에도 다소 논란이 있기는 하지만 최근 합성생물학(synthetic biology)의 산출물도 조금씩 부각되고 있습니다. 이것은 생물학과 공학을 결합하거나 융합한 학문으로, 목적은 새로운 생물학적 부분(part), 장치(device), 시스템(system)을 디자인하고 구축하는 것. 또는 이미 존재하는 자연 상태의 생물학적 시스템을 새로운 생물학적 시스템이나 인공생명체를 만드는 등의 특정 목적으로 재설계(redesign)하는 것이라고 할 수 있습니다.

예를 들어 DNA를 조작하여 염소의 몸에서 거미줄이 생산되도록 하는 기술 등을 들 수 있는데요, 자연에서 얻을 수 있는 가장 강하고 질긴 소재인 거미줄을 다른 동물의 몸을 빌려 대량 생산할 수 있도록 한다는 것이 핵심이라 할 수 있죠.

물론 아직은 실험 단계에 있기 때문에 향후 어떻게 전개될지는 미지수입니다. 하지만 만일 이러한 것들이 윤리적으로 허용되고 기술적으로 가능하게 된다면, 자연에 존재하는 천연 소재를 무한정 생산할 수 있어 또 한 번 소재의 변혁이 일어날지도 모릅니다.
이처럼 학계와 산업계는 끊임없이 새로운 소재를 찾고 생체모방 기술을 획득하려 하고 있는데요, 결국 이런 것들이 ‘철의 시대’의 종결을 앞당기지 않을까 하는 목소리로 나타나곤 합니다.

 

그렇지만 새로운 소재가 만들어지고 사용이 확대된다 하더라도 근본적으로 ‘철의 시대’를 대체하기는 어렵다고 할 수 있습니다. 철은 소재적 특성이나 다양한 용도, 경제성 등 어느 측면에서 보아도 대체재와의 경쟁관계에서 우위에 있습니다.

‘철의 시대’가 지속될 수 밖에 없는 이유는 다양한데요, 첫 번째로 철(Fe)은 이제까지 발견된 혹은 인공적으로 창출된 원소들 중 결합에너지가 가장 커서 매우 안정적이기 때문입니다.

 

또한 금속 중에서는 알루미늄 다음으로 풍부하여, 다른 금속이나 신소재에 비해 경제적일 뿐만 아니라 지구 곳곳에 상당히 골고루 분포되어 있어 사용하기가 편리하다는 이점도 있습니다. 더욱이 다양한 목적에 따라 여러 합금으로 만들 수 있으며, 그런 이유로 거의 모든 산업 부문에 사용될 수 있죠.

 

둘째로 산업화 및 도시화의 요구도 ‘철의 시대’를 지속하도록 만드는 주요한 요인입니다. 지금까지의 성장 패러다임이 종식될 가능성도 전혀 배제할 수는 없지만, 현실적으로 글로벌 수준에서 성장이 멈추거나 후퇴한다고 보기는 어려운데요. 그렇다면 산업 및 경제의 성장은 여전히 지배적이고 필수적인 패러다임으로 남게 될 것입니다.

 

물론 경제가 성장하고 산업이 성숙함에 따라 철의 수요는 상대적으로 덜 증가할 수도 있습니다. 하지만 성숙한 경제나 산업이라 해도 제조업이나 에너지 분야 등 거의 모든 산업 부문에서 철강 수요는 지속될 것이며, 또한 건설 등과 같은 부문에서도 대체수요와 함께 철강 수요는 늘어날 것입니다.

특히 이제 본격적인 성장을 하고 있거나 앞으로 성장하려는 나라의 경우 산업화와 도시화 등이 추진되면서 철강 수요는 지금까지의 수요 이상으로 확대될 가능성이 큽니다.
금세기 들어 본격적인 성장 국면에 들어선 중국과 인도 등은 물론이고, 앞으로 인도네시아 등의 동남아 국가, 중동 지역, 그리고 아프리카 등지에서 도시화와 산업화가 이루어진다고 보면 글로벌 수준에서 철강 수요는 지금까지와는 비교가 안 될 정도로 늘어날 가능성도 없지 않습니다.
셋째로 철강산업 자체도 시대적 상황이나 요구에 부응하여 친환경 및 에너지 저소비형으로 탈바꿈하고 있다는 것입니. 사실 철만큼 친환경적인 소재는 없다고 해도 과언이 아닙니다. 철은 그 자체로 자연에서 와서 자연으로 돌아가는, 그리고 재활용도가 매우 높은 소재입니다.

문제는 철을 인간의 필요와 목적에 맞게 가공하는 단계에서 에너지가 다량 소비된다는 것과 환경오염 물질이 배출된다는 것 등인데, 이런 부작용조차 기술의 발달과 노력에 의해 많이 축소되고 있는 것이 사실입니다.

최근 개발되고 있는 소재 중에는 아직 지구 및 인간의 환경에 생태적으로 어떤 영향을 미칠지 제대로 검증받지 못한 것이 다수 있고, 앞으로도 그럴 것입니다. 그러한 것에 비한다면 인간의 몸을 구성하는 주요 원소의 하나인 철은 제대로 검증된 소재원이라 할 수 있습니다.

 

 

 

‘철의 시대’가 지속된다고 해서 변화가 없는 것은 아닙니다. 모든 것이 그렇듯이 철, 그리고 철강산업도 나름대로의 진화 경로를 겪고 있습니다. 단순히 철을 생산·가공하는 방식의 진화만은 아닙니다. 철 그 자체가 인간과 맺는 관계도 변하고 있습니다. 즉 인간과 자연, 그리고 지구에 더 나은 방향으로 진화하고 있는 것입니다.

몇 가지 예를 들어보겠습니다. 우선 고장력강판은 높은 장력, 즉 강도를 갖는 것으로서 동일한 두께의 강판인 경우 최대 5배의 강도를 갖습니다. 고장력강판은 자동차 차체의 무게를 줄여 연비를 높이므로 환경친화적입니다. 또한 강도가 세기 때문에 충돌 안전성이 높아, 인간의 생명을 지켜주는 기능에 있어서도 효과적이라 할 수 있습니다.

 

에너지 손실을 최소화함으로써 에너지 사용을 줄이고 지구환경을 보전하는 강판으로 전기강판을 들 수 있습니다. 자동차에는 수많은 모터가 사용되는데, 고급 차량의 경우 대략 1대당 120여 개의 모터가 사용됩니다.
한정된 에너지원과 주어진 공간에서 에너지 이용을 극대화하기 위해서는 에너지 효율이 좋고 자기적 특성이 좋은 모터가 필요합니다. 전기강판은 바로 이러한 필요를 충족하는 강판이죠.  또한 소음과 진동을 줄임으로써 인간의 생활환경을 더 좋게 하는 제진강판도 있습니다.

 

소음이나 진동은 인간이 견딜 수 있는 최소한의 강도를 넘어설 경우 육체적으로는 물론 정신적으로도 상당한 손상을 일으킵니다. 이에 따라 자동차의 경우 연비 규제와 함께 진동과 소음 규제도 점점 강화되는 추세인데요. 제진강판은 엔진 부품 등에 사용되어 소음과 진동을 줄이는 역할을 합니다. 그리고 적용범위도 세탁기 드럼통이나 팬히터, 스피커 외장재는 물론 지붕이나 마루 벽면 등 건축재와 엘리베이터 소재 등으로 점점 더 확대되고 있죠.

철 그 자체는 친환경적 소재이지만, 강판의 특수한 기능을 확보하거나 강화하기 위해 유해물질을 코팅하거나 첨가해온 것은 사실입니다. 하지만 최근에는 기존 강판에 코팅되거나 첨가되었던 유해물질을 제거하고 친환경성을 부각하는 환경친화형 강판이 널리 사용되고 있습니다. 앞서 언급한 고장력강판과 자동차연료탱크용 도금강판, 가정용 크롬 프리(Cr-free) 아연도금강판, 전자파 차폐 강판 등이 바로 환경친화형 강판에 속합니다.
앞으로는 수소 시대, 즉 에너지원으로서 수소가 널리 사용되는 시대가 열린다고 합니다. 그런데 문제는 수소를 경제적으로 생산하고 안정적으로 저장할 수 있느냐는 점입니다. 이에 대비한 합금으로 수소저장합금이라는 것도 있는데요.

 

이는 합금 금속의 원자 사이 빈 공간(원자의 핵과 전자 사이는 텅 비어 있으며, 원자와 원자 간에도 척력 때문에 비어 있다)에 수소를 저장해두었다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있도록 하는 것입니다.

 

수소를 금속수소화물 형태로 저장하면 고압으로 수소를 저장하거나 저온 액체 상태로 수소를 저장하는 것보다 훨씬 안정적이며, 액체수소 대비 수소 밀도를 높일 수 있다는 장점이 있습니다.
현재 실용화 단계에 있는 수소저장합금은 티타늄과 철의 합금 등으로 여기에도 철이 사용됩니다. 아직 초기 단계이기는 하지만 향후 수소 자동차, 냉난방 시스템 등 다양한 분야에 적용될 것으로 기대됩니다.

이처럼 철은 인간에게 유용하면서도 자연이나 생태계를 덜 훼손하는 방향으로 진화해 왔으며, 모든 소재 중 가장 기본적이며 광범위하게 사용되어 왔고, 앞으로도 그럴 것으로 예상됩니다. 특히 향후 가장 발전속도가 빠를 것으로 예상되는 해양과 우주 분야에서도 철은 기본 소재로서의 위상을 잃지 않을 것입니다.

 

 

 

미래란 주어지는 것이 아니라 만들고 개척해야 할 대상입니다. 앞으로 어떤 ‘철의 시대’가 도래할지 예측하는 것도 중요하지만, 그보다는 우리가 어떤 ‘철의 시대’를 만들 것인지가 훨씬 더 중요한 과제라고 할 수 있습니다.

먼저 기술적으로 보면 철강산업에 큰 영향을 주는 기술적 변화는 25년에서 50년이라는 긴 시간의 경과가 필요했습니다. 예를 들어 전기로는 100년 전에 개발되었고, 1950년대에 개발된 산소 전로로 인해 사양화된 평로는 1980년대 후반에 이르러서야 미국에서 사라졌습니다.

 

그리고 1960년대에 개발된 연주기술도 1990년대가 되어서야 기술적으로 성숙해졌지만, 여전히 개선 중입니다. 최근 들어 철강산업에서 중점을 두고 있는 기술은 비용절감과 높은 생산성, 단순한 공정, 저가원료 활용, 신제품 개발 관련 기술 등입니다.

특히 석탄이라는 탄소계 환원제로 인해 철강산업이 지구 온난화를 심화하는 주요 요인의 하나로 간주되고 있고, 대체 환원제인 전기 및 수소 등을 적용하려는 기술도 개발되고 있습니다.

여전히 경제적 및 환경적 장벽이 가로막고는 있으나, 철의 가공, 그리고 철강산업에 관한 한 개발 가능한 기술은 무궁무진하며 실제로 개발이 시도되고 있죠.

 

이와 관련하여 원칙적으로 미래의 철, 그리고 철강산업은 지금보다 더 인간과 사회, 그리고 지구 생태계에 적합한 방향으로 나아가지 않으면 안 된다고 할 수 있습니다. 그리고 기능적으로 훨씬 다양하고 가장 경제적인 소재로서의 지위를 유지하는 방향으로 나아가야 합니다. 예를 들어 인간의 편의성을 위한 철이라면 투명한 철이라든가, 굳이 도금을 하지 않더라도 나비처럼 빛의 강도와 방향에 따라 색깔이 달라지는 철도 개발될 수 있을 것입니다.
자동차를 생각하면 쉬울 것 같은데요. 자동차 A필러(A-pillar)를 만들 때 동일한 강도의 강판을 사용하면서 투명하게 만든다면 전방 및 좌우측 방향의 시야가 확 트여 안전에 큰 도움이 될 것입니다. 또한 차체의 색깔이 때때로 달라지는 것을 선호하는 사람도 많이 있을 것이라는 생각이 듭니다.

 

이렇게 인간에 대한 철의 유용성이 확대될 때 철의 미래, 철강산업의 미래는 희망적일 것입니다. 그리고 그러한 방향으로 철과 제품을 연구하고 생산하는 철강기업만이 미래의 철강산업을 선도할 수 있는 자격을 갖게 될 것입니다.

포스코는 미래의 철, 미래 철강산업의 선두주자로 우뚝 서야 할 시대적 사명을 안고 있습니다. 새로운 ‘철의 시대’가 바로 포스코로부터 시작되어야 하는 것입니다.
이를 위해서는 무엇보다 미래 관점에서 철과 철강제품을 바라보는 시각이 필요합니다. 현실적으로 당면하는 문제 해결과 함께 미래의 눈을 갖고 있어야만 미래 철강산업을 리드할 수 있기 때문입니다. 그러한 시각에서 인간적이고 친환경적이며 전 지구적 생태계를 강건히 할 수 있는 철강기술 및 제품개발에 주력한다면, 미래 ‘철의 시대’는 포스코 앞에서 활짝 펼쳐질 것입니다.

 

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티타늄과 알루미늄을 비롯해 다양한 신소재들까지, 이번 ‘철이 미래다’ 시간에는 철을 대체할 다양한 소재들에 대해 살펴보았는데요, 그럼에도 불구하고 ‘철의 시대’가 변함없이 지속되리라는 것에는 의심의 여지가 없는 것 같습니다. 깊이 있고 흥미진진한 철과 철강산업 이야기, 다음 ‘철이 미래다’ 코너에서 또 전해드릴게요!