세계적인 철강 회사 중 하나인 포스코가 한국 인천에 위치한 포스코 글로벌 R&D센터에 X선 CT (컴퓨터 단층 촬영) 시스템을 투자했습니다. 지난해 하반기부터 본격 가동에 들어간 마이크로 포커스 XT H 225 ST 2x 시스템은 니콘의 산업 계측 사업부 (https://industry.nikon.com)에서 제조되었으며 니콘 고유의 Rotation.Target 2.0을 사양에 포함하고 있어 최대 450W의 연속 작동이 가능하여 업계 최고의 성능을 제공합니다. 따라서 주어진 스캔 시간 동안 3배 높은 해상도를 제공하거나 데이터 수집 속도가 3배 빨라집니다.
포스코 글로벌 R&D센터의 철강솔루션연구소는 2021년부터 니콘이 제공하는 계약 검사 서비스를 이용해 왔으며 주로 포스코에서 생산 및 개발하고 있는 철강 제품의 용접부 품질이 자동차 업계에서 요구하는 수준을 만족하는지를 확인하기 위해 활용되었으며, 이를 통해 보다 우수한 용접 품질을 갖는 소재를 개발해 왔습니다.
포스코는 높은 강도와 우수한 가공성을 가지고 있어 자동차의 충돌 안전성 향상 및 경량화에 효과적인 3세대 강의 개발 과정에서 내식성 향상을 위해 적용된 아연도금이 저항 점 용접(Resistance spot welding)과 같은 차체 부품 용접 중에 용접부 주위 소재 내부로 침투하여 균열(LME, Liquid metal embrittlement)을 야기시키는 현상을 확인하였습니다.
이에 포스코는 철강 제조 공정 중 다양한 신기술을 적용하여 이러한 LME균 열에 대한 저항성이 높은 소재를 개발함과 동시에, 용접부에 존재하는 LME균열이 실제 용접부의 강도 및 피로특성과 같은 성능에 미치는 영향을 연구하였습니다. 이러한 연구를 위해서는 용접시편에 균열 존재 여부 및 균열 크기에 대한 정량적인 정보를 확인하고, 이러한 정보를 알고 있는 그 용접시편에 대한 성능평가 및 분석이 필요했기 때문에 용접시편을 파괴하지 않고 내부의 균열에 대한 정량적인 정보를 획득할 수 있는 X선 CT의 사용이 필요하였습니다.
니콘이 제공한 계약 서비스와 지원은 매우 성공적인 것으로 입증되었으며 5일 이내에 조밀한 강판과 부품에 대한 종합적인 CT 결과를 얻었습니다. 포스코는 후속 평가와 분석을 통해 LME 균열이 존재하는 위치 및 크기에 따라 용접부 성능에 미치는 영향도가 다름을 확인하였습니다. 해당 연구 결과를 국내외 저널에 발표하여 다양한 자동차사들과 LME 균열에 대한 기준을 제정 및 개정하는데 활용할 수 있도록 하였습니다. 이러한 과정을 통해 포스코 개발 강재에 대한 용접부 품질 보증 및 강재 개발 지원 업무에 있어서 X선 CT장비의 활용성을 확인할 수 있었으며, X선 CT의 전체 기능과 성능을 알 수 있었습니다.
철강솔루션연구소의 엄상호 수석 연구원은 “구매를 검토하면서 연구 목적에 부합되는 장비 성능뿐만 아니라, 그동안의 지속적인 협력을 통해 가지게 된 니콘 시스템에 대한 익숙함도 중요한 역할을 하였습니다. 니콘의 강점으로 보았던 부분은 XT H 225 ST 2x에 의해 발생되는 높은 연속 X선 파워였습니다. 특히 다른 어느 제조사에서도 제공하지 않던 니콘만의 반사형 회전 타겟(Rotating.Target 2.0)의 빠른 열 방출 덕분에 마이크론 레벨의 매우 작은 포컬 스팟을 구현할 수 있었으며 미세한 균열 확인이 가능했습니다.”라고 말했습니다.
이어서 그는 니콘을 선택한 데에 다른 요인도 영향을 미쳤다고 덧붙였습니다. “니콘의 시스템은 반회전 CT를 특징으로 하며, 스캔하는 동안 검사물이 회전하는 각도를 거의 절반으로 줄여 이미지 품질 손실 없이 처리 속도를 거의 두 배로 높입니다. 개방형 튜브 설계와 필라멘트의 긴 수명 및 손쉬운 교환으로 유지 비용이 낮습니다. 또한 보정이 용이하고 CT 데이터를 획득하고 재구성하는 소프트웨어가 우수합니다.” 라고, 설명했습니다.
철강솔루션연구소는 고객사를 대표하여 자동차 분야뿐만 아니라 철강을 사용하는 다양한 산업 분야에서 연구의 경계를 허물고 있습니다. 이번 니콘과의 파트너십은 앞으로도 기술 혁신의 선두에 계속 남아있겠다는 의지를 보여줍니다. 두 회사는 각각의 분야에서 시장을 선도하는 기업으로서 제조업의 모든 분야에서 품질 관리를 혁신하고 생산성을 극대화하는 것이라는 공통된 목표를 가지고 있습니다.
