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영주 선
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1 주간기술동향 IT 정보통신용경량 - 저비중스테인리스강개발동향 김유상한국과학기술정보연구원 ReSEAT 전문연구위원 kiiysjnsc@reseat..re.kr 1. 개요 2. IT 용스테인리스경량화의필요성 3. 부품경량저비중빅데이터기술비교분석 4. 향후기술동향 5. 결언 1. 개요 IT 정보통신용경량- 저비중스테인리스강개발동향은네트워크키워드검색을통해여러빅데이터정보를추출및분석하는작업으로이루어졌다. 스테인리스강은표면의산화작용에의해부동태를형성하여뛰어난내식성을갖는강이다. 최근휴대용스마트폰, IT 정보통신, 전자및자동차와해양산업플랜트산업발전이가속화됨에따라친환경경제성의중요성도강조되고있다. 스테인리스강은세계적으로에너지절약과 6 가크롬이발생하지않는친환경상용화를목적으로개발이추진되고있다. 알루미늄이나망간을활용한고내식성의스테인리스강의상용화도시급하다. 스테인리스강은내식성은물론가공성도우수하여전자부품, 화학용기, 건축, 주방용기, 터빈관련기기, 항공기, 자동차, 선박및원자로등에광범위하게사용되며크롬절약, 저비중, 경량화추세로개발되고있다. 또한내입계부식, 내식내산화, 용접, 냉간가공, 절삭가공경화성처리의품질특성도중요시되고있다. 본고에서는최근의알루미늄과망간을활용한크롬절약저비중, 경량의스테인리스강개발동향에대해빅데이터기술분석을중심으로기술하였다. 2. IT 용스테인리스경량화의필요성 경량 - 저비중화는장기적인스테인리스강의혁신의기반을이룰수있는기술이다. 이에 * 본내용과관련된사항은한국과학기술정보연구원 ReSEAT 김유상전문연구위원 ( ) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 NIPA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 14

2 빅데이터분석을통해기술비교분석함으로써경제성이있는기술에투자를집중해야한다. Al 과 Mn 을활용한저비중경량스테인리스강에관한연구가활발히진행되고있다. 경제적으로고가의 Cr 을대체하거나소량첨가함으로써크롬을절약할수있는기술이다. Ti, Al, Nb 을첨가하여비중을낮추고경량화함으로써 IT 정보통신, 이동용스마트폰, 전자부품및자동차, 산업플랜트, 해양선박, 플랜트에사용할수있으며, 에너지연료를절감할수있다. Mn 은크리프강도를향상시키며, Al 은결정립을미세하게하는특징이있다. 또한, Mn, Mo, Cr, B, P, Si, Ni, V, W 등은항온변태선도 (Time Temperature Transformation diagram: TTT) 를장시간측으로이동시키는소입성의개선효과가있다. 스테인리스강은크롬을첨가하여내식성을증대시킨비자성의 Austenite 강이다. 종래에는 Cr 12~18%, Ni 7~10%, C 0.2% 이하를함유하였으나, 내식성, 내열마모향상을위해 Cr 대신에 Mo, W, Ti, Co 을첨가하여 ferrite 형으로제조한다 [1]. 3. 부품경량저비중빅데이터및기술비교분석 가. 주요개발동향의비교분석빅데이터네트워크키워드검색으로스테인레스강개발과관련된여러정보를추출및분석하는작업을크게다음의세가지과정을통해검색하였다. (1) 크롬함량의내식성향상구조분석크롬화학성분첨가를통해형성된합금구조의분석은내마모성구조분석, 내식성분석, 크롬역할분석등으로세분화된다. 글로벌구조분석은합금성분에서정의되는각종지표 ( 크롬산화물, wt%, Cr 3+, Cr 6+ 분포 ) 를분석하여개략을파악한다. 크롬함량분석은치밀한내식성을향상하는기술이다. 이합금강에존재하는원소들은제 3 의원소와물성에유사성이있기때문에기계적강도를유지할때매우중요한데이터로사용될수있다. 크롬역할분석은저비중스테인리스강그룹내각성분의특성을파악하여최종목표달성을위한판단근거를제공하게된다 [2]. (2) 스테인리스합금구조의시간에따른진화분석내식강에서는합금원소의첨가및대체, 그리고새로운산화물형성및차단이빈번히이루어지기때문에이런현상들이모여서로다른두물성이합쳐지거나내식성과내마모 정보통신산업진흥원 15

주간기술동향 2013. 3. 13. 성이향상하는현상이발생한다. 새로운합금의출현, 확대, 소멸현상도물성변화의원인이될수있다. (3) 네트워크검색정보흐름분석키워드검색이용자들의정보흐름들을관심주제별, 또는아이템별로추출하여네트워크를재구성하면특정정보흐름네트워크를구축할수있게된다.

( 그림 1) 2011 년크롬절약스테인리스강의생산점유율 나. 내식성스테인리스강개발에대한빅데이터와분석 1983 년 E. H.

3 주간기술동향 성이향상하는현상이발생한다. 새로운합금의출현, 확대, 소멸현상도물성변화의원인이될수있다. (3) 네트워크검색정보흐름분석키워드검색이용자들의정보흐름들을관심주제별, 또는아이템별로추출하여네트워크를재구성하면특정정보흐름네트워크를구축할수있게된다. 이렇게형성된정보흐름네트워크에대해커뮤니티분석과소속커뮤니티역할을분석하게되면합금원소별영향력이높은스테인리스강개발동향을파악할수있다. ( 그림 1) 에최근크롬절약스테인리스강의생산실적을나타내었다. 중국이 24% 로서가장많고, 2 위가미국, 3 위가일본으로나타났다. 한국은 6% 를차지하고있다. ( 그림 1) 2011 년크롬절약스테인리스강의생산점유율 나. 내식성스테인리스강개발에대한빅데이터와분석 1983 년 E. H. TOSCANO 가선정한 Al 과 Mn 을함유한오스테나이트스테인리스강의초소성을시작으로차세대크롬절약스테인리스강제조기술이현재 1 위, 크롬대체기술이 2 위에나란히올라있어다양한스테인리스강제조산업영역에서빅데이터분석기술의중요도와활용도가매우높음을알수있다. 한국이최근미국내제강분석과기업 CIO 인터뷰를통해선정한 2012 년가장주목해야할 6 대 IT 정보통신부품에도 데이터과학자 (data scientist) 가참여하고있다. 스테인리스강은 Fe-Cr 계의 Ferrite 강과 Fe-Ni-Cr 계의 Austenite 강으로대별된다. Austenite 계는 700~900 에서장시간상이석출하여취화하고, 열팽창계수가 Ferrite 계및 Martensite 계 16

4 ( 그림 2) 2011 년크롬절약스테인리스강에대한학술발표논문수에비교하여높기때문에열적피로에의한손상이생기기쉽다. 표면의내식성을부여하는산화크롬부동태피막은염소 (Cl) 등의할로겐에파괴되기쉽다 [2]. 스테인리스강의저온취성은 ferrite 계에서나타나며, austenite 계에서는나타나지않는다. 고가의 Cr 을대체할수있는 Mn 첨가비자성 austenite 개방형이바람직하다. 스테인리스강은녹슬지않지만, 가까운연안에서는염분때문에녹이발생한다 [3]. 해안지대의 SUS316 강재에붉은녹이발생하였다. 일본에서는 Mn 을 0.2wt% 이하로낮추고 Mo, Cu, N 을소량첨가한 NAS304AW 스테인리스강을개발하였다. 이어개발한 Super 스테인리스 NAS254N 강은 20 년이상경과하였는데도현재녹이슬지않고있다 [3]. ( 그림 2) 에크롬절약스테인리스강의학술발표논문수를나타내었다. 총 174 건중한국은 7 건을발표하였다. 다. 주요기술동향의비교분석 (1) 크롬절약형스테인리스강의비교분석 2002 년 De CRISTOFARO 가크롬 -프리부동태막을갖는스테인리스강을개발한이래유해한 6 가크롬발생이없는친환경크롬프리스테인리스강을개발하기시작했다. 철강제조전문업체인 POSCO 사가지난 5 월, 철강과학자정상회의 (Data Scientist Summit) 를개최할정도로스테인리스제조중소기업에서도빅데이터분석에대한관심과수요가급격히높아지고있다 년 Zhu, XM 과 Zhang, YS 는 Fe-(17~31)%Mn-(1~9%)Al- (1~7%Cr) austenite 스테인리스강을서로다른농도의수용액에서 Al 혹은 Al 과 Cr 첨가양극분극과 AES/XPS(Auger spectroscopic/x-ray Photoelectron Spectroscopic) 분석에의한부식거동과부동태보호피막기구에관해비교분석하였다. 1 mol /l Na 2 SO 4 용액에서 2 정보통신산업진흥원 17

주간기술동향 2013. 3. 13. ( 그림 3) 2011 년크롬절약스테인리스강의논문발표기관상의 Fe-(17~31)%Mn-0.15%C 강은부식저항을크게감소시켰다 [9]. Fe-Mn 합금기지에서 Al 이나 Cr 함량이 5% 이상증가시키면부식전류가감소하고, 부식전위는증가하는안정한부동태영역이라고밝혔다 [3].

5 주간기술동향 ( 그림 3) 2011 년크롬절약스테인리스강의논문발표기관상의 Fe-(17~31)%Mn-0.15%C 강은부식저항을크게감소시켰다 [9]. Fe-Mn 합금기지에서 Al 이나 Cr 함량이 5% 이상증가시키면부식전류가감소하고, 부식전위는증가하는안정한부동태영역이라고밝혔다 [3]. ( 그림 3) 은최근, 기관별학술발표논문수를나타내었다. 중국이 30%, 일본 Tohoku 대학교가 24% 로서점유율이높았다. Fe-Mn 합금에서 Al 이나 Cr 함량을적절히조합시켜도전기화학적부식저항이향상된다. Na 2 SO 4 용액에서 Fe-25%Mn-5%Al, Fe-30%Mn-9.2%Al 과 Fe-24%Mn-4%Al-5% Cr 및 Fe-31%Mn-2.7%Al-7.5%Cr 부동태부식저항의특징을연강과비교하였다 [10]. 여기서도 Fe-9%Ni-0.13%C 강과 Fe-13%Cr-0.1%C 스테인리스강은 3.5%NaCl 수용액중에서부동태피막이형성되지않았다. 하지만빗물중에서는 Fe-24%Mn-4%Al-5%Cr 합금은넓은부동태영역을형성했다. 이부동태피막의성분은 Fe, Mn, Cr 과 Al 기지금속과필름상의산화물로서존재하였고, 부식저항은물과 NaOH, Cr 과 Al, Fe 산화물의장벽필름에의해분배되었다 [11]. 세계적으로고융점 Nb, Ta, Mo, W 금속채굴가용연수가 45 년밖에안남은상황에서한국은최근 5,000 톤을수입하였다. 국내 POSCO 와현대제철소를비롯하여금속정련회사에서도 Nb, Ta, Mo, W 4 대희소금속의습식회수기술을활용한저비중경량스테인리스의국산품질기술력향상이시급하다. Al 과 Mn 은강내의산화, 부식저항을증가시키고, austenite 를안정화시킨다. Mn 은비자성의 austenite 개방형원소로서 Fe-Mn-C, Fe-Mn-Al-C 형으로합금하여 Al 과함께고강도고연성목적의변태유기소성 (Transformation Induced Plasticity: TRIP) 강으로개발되고있다 [2],[4]. Fe-Mn- Al-C 형합금강은 ferrite+austenite 나 austenite 상으로서 F.C.Chen 은 Al 을첨가하지 18

않은 Fe-24 wt% Mn-0.12wt% C 합금에서 martensite 변태없는 martensite 변태가일어남을비교분석하였다. 고가의 Cr 과 Ni 을함유하지않는 Cr free 스테인리스강으로서피로저항이크며경제적이다. 내식성향상을위해 Ti, Nb, Ta 등을첨가하기도한다.

6 않은 Fe-24 wt% Mn-0.12wt% C 합금에서 martensite 변태없는 martensite 변태가일어남을비교분석하였다. 고가의 Cr 과 Ni 을함유하지않는 Cr free 스테인리스강으로서피로저항이크며경제적이다. 내식성향상을위해 Ti, Nb, Ta 등을첨가하기도한다. Ferrite 계의스테인리스강이 austenite 스테인리스강보다인성과연성이낮고내식성이떨어지는이유는 C, N 함량이높기때문이다. 아르곤ㆍ산소탈산법이나진공탈산법을이용하고, Ti 또는 Nb 를첨가하면성형성, 용접성, 내식성및인성을개선한강이고순도 ferrite 스테인리스강이다 [4],[5]. Lai 와 Wan 은내식성이뛰어난극저온의 austenite Fe-Mn-Al 강의변형을비교분석하였다. Fe-30wt% Mn 합금을길이 50 mm, 두께 23 mm로가공하여 Amsler Vibrophore 공명시험과파괴인성을측정했다. 피로크랙성장 (Fatigue Crack Growth: FCG) 과파괴거동에관한연구결과를선박구조에비교분석하였다 [4] 년 Allison, J.E. 와 Williams, J.C. 는온도증가에따른 Ti-Al 합금의균열전파저항성, Ishii, H. 와 Weertman 은 Cu 와 Cu-Al 단결정의균열전파저항특성에대해연구한결과, Ni-Cr free austenitic steel 을대체할수있는가능성을제시해주었다. α철에대한 Fe 3 C 용해도에미치는합금원소 Si, Cr, Mn 첨가로용해도가감소하고반대로 Al 첨가로증가한다. 합금원소 Al 의넓은용해도범위는저비중, 경량소재로활용할수있는가능성을제시해주고있다 [5]. Mn 은모든비율로 Fe 와 austenite 고용체를형성한다. A 3 점은 Mn 첨가에의해급격히저하하여 Mn4.5% 에서 A 2 와일치되고, Mn14% 에서상온에달한다. 따라서 Mn 을다량함유한강은공냉으로도 martensite 나 austenite 가된다. 내식성향상을위해 Ti, Nb, Ta 을첨가한다 [2],[6]. ( 그 ( 그림 4) 2011 년스테인리스강의학술지별발표점유율 정보통신산업진흥원 19

7 주간기술동향 림 4) 에크롬절약스테인리스강의학술지별발표점유율을나타내었다. Metallurgy & Metallurgical Engineering 가 32.28%, Materials science 12% 를차지했다. 내식성과소입성향상을위해 Cr 과 B 를첨가하는대신에 Ni0.25%, Cu0.255, Mo0.10% 를감소시킨 C0.37~0.45%, Si0.20~0.35%, Mn0.75~1.0%, Ni0.20~0.40%, Cu0.15~ 0.35%, Mo0.08~0.15% 조성의 AISI8640 강이개발되었다. Co, Mo, Ti, Al 과함께 Ni 이 18% 함유된 maraging 강은초고장력구조용강이다. Mn, Mo, Cr, B, P, Si, Ni, V, W 등은항온변태선도 (TTT) 를장시간측으로이동시키는소입성의개선효과를갖고있다. 탄소량이매우낮아소입경도가낮으므로시효경화에의해강도가증가한다. 18% Ni Maraging 강은공냉하여 full martensite 조직을얻을수있다 [2]. (2) Ferrite, Austenite, Martensite 형스테인리스강빅데이터비교분석현재철강제조사가가장필요로하는인재는소프트웨어엔지니어가아니라원재료나크롬원소를대체할수있는엔지니어들이다. 최근 Nb, V, Ti 등의탄질화물형성강화원소가결정립미세화에이용되면서부터비조질고장력강은비약적발전을하게되었다 [2]. 스테인리스강의내식성은부동태피막에좌우된다. 열간압연에서 δ-ferrite 가생성하기쉽고, 고온에서균열의원인이된다. 망간과질소함유량이높은스테인리스강과 2 상스테인리스강을제조할때 δ-ferrite 상이잔존하지않도록해야한다. Al 원소를함유한질화강에서는경도가높은질화층이생기고, 철-ferrite 의격자변형을일으켜현저히경화한다. Hole 부식은표면의부동태피막이공격적음이온인할로겐화물이온 (Cl - ) 에의해국부적으로파괴되고, 하지금속이노출하여미세피트가생성하기시작한다. 미세피트내에서는금속의용해반응 (Anode 반응 : M M n+ +ne - ) 과용존산소의환원반응 (Cathode 반응 : O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - ) 이동시에진행한다. Cl - 는금속이온과염화물 (MCl) 을형성하고, 가수분해 (M n+ + nh 2 O M(OH)n+nH + ) 되면서 H + 가생성하여염산이형성되어, 미세피트내의 ph 를떨어뜨려용해하는금속이온의농도를증대시킨다. 반응은자기촉매적으로진행하여마침내거대한 hole 부식으로성장한다 [1]. 미생물은대별하면 2 종류이다. 주로해수에존재하는호기성균과자연계에널리존재하는황산염환원균 (Sulfate-Reducing Bacteria: SRB) 으로대표되는염기성균이있다. 해수중의스테인리스강전위가이상상승하여 hole 부식이나틈부식이생기는것은호기성균의작용때문이고, 물질대사반응에의해과산화수소 (H 2 O) 가생성하여전위를상승시킨다. 하천수등을이용한냉각장치등에서볼수있는부식은 20

8 SRB 에의해생성한황화수소 (H 2 S) 혹은티오황산이온 (S 2 O 2-3 ) 에의한것이라생각된다. 미생물부식을방지하기위해서는멸균처리로써박테리아를사멸시키는방법도유효하다. 염소살균처리가있지만연속적인첨가가유효하다. NaClO 는산화제로서도작용하여전위를상승시키므로농도가너무높으면역으로부식을촉진시킬위험이있다. 오존 (O 3 ) 을사용수에혼입시키는방법도효과가확인되었다 [15]. (3) Austenite 형스테인리스강의내식성향상해외기술동향공식 (pitting) 은스테인리스강또는알루미늄표면에부동태피막을생성하는재료에나타난다. 국부적으로파괴하거나관통하는작용을하는할로겐이온 (Cl -, F -, Br - ) 을함유하는수용액중에서잘일어나며, 특히 Cl - 가공식발생의주원인이된다. 비금속개재물등의피막결함부에 Cl - 가흡착하여피막이파괴되고금속이용출되어양극 (anode) 이되고, 주위의피막 (cathode) 과의사이에활성태 -부동태전지가형성되며, anode 에서 cathode 로부식전류가흘러서공식을일으킨다 [3]. 질산염 (NO - 3 ), 크롬산염 (CrO - 4 ) 은부동태를안정화시키므로공식을방지하는작용이있다. 농담전지형성에의한부동태의국부적인파괴인극간부식을방지하기위해할로겐이온의고농도를피하고, 균일한산화성용액으로한다. 공기를차단하고산소를없앤다. C 함량을적게하고, C 와의친화력이큰 Ti, Nb, Ta 나 Ni, Mo, Si, N 등을많게한다. 750 부근에서예민화에의한입계부식이심하며, 서냉하면탄화물이석출하므로 austenite 고온에서급냉해야한다 [4]. Martensite 계와 ferrite 계스테인리스강및순금속에서는일어나지않는 Austenite 계스테인리스강의응력부식균열 (Stress Corrosion Cracking: SCC) 의기점은격자결함부인입계, 비금속개재물, 이상석출, 전위라사료된다. 고온염화물용액인 MgCl 2, CaCl 2, NaCl 등, Cl- 를함유하는온수나수증기, 고온알칼리수용액등이며, 용존산소는촉진작용을한다. 42% MgCl 2 중에서의시험결과로는 78% Ni 가가장높고, N- 함량이이보다높거나낮으면균열을일으키지않는다 [3]-[5],[15]. Ni 이외의 Si 는효과적이지만, C, N, P, As, Sb 는균열감수성을높인다. 라. 정보검색네트워크와빅데이터와의융합기술저비중경량스테인리스강의정보검색네트워크는장기적인혁신의기반을이룰수있는기술에투자하는풍토에서벗어나점차단기간에주목을받고크롬을사용하지않거나절약할수있는기술에관심을집중하고있다. 크롬대체원소개발기술혁신없이연구에만 정보통신산업진흥원 21

9 주간기술동향 집중하는스테인리스강에대한과도한투자는어려움의가중치를단적으로증가시키고있 으며, 이는결국국내철강제조의미래를암울하게만들수있다. 정보검색은세계적인 D/ B 로서 ISI Web of Science(Thomson Reuters) 의키워드검색에서학술정보를조사하였다. < 표 1> 연구정보검색키워드 [15] 검색식번호 검색식 검색건수 #1 #2 #3 TS=((stainless steel AND aluminium) OR (stainless AND mangan*)) Databases=SCI-EXPANDED Timespan=All Years Lemmatization=On 4,266 개검색됨 TS=((stainless steel AND aluminium) OR (stainless AND mangan*)) Refined by: Topic=((light OR low density)) Timespan=All Years. Databases=SCI-EXPANDED. Lemmatization=On 304 개검색됨 Topic=(stainless steel) NOT Topic=(chrom*) Timespan=All Years. Databases=SSCI, A&HCI. Lemmatization=On 56 개검색됨, < 표 2> 해외의 Al, Mn 함유크롬절약형스테인리스강 [5]-[8] 저자발표연도연구분야 E. H. TOSCANO 1983 Al 과 Mn 을함유한오스테나이트스테인리스강의초소성 F. C. Chen 1991 Fe-Mn-Al 오스테나이트합금강의응력유기소성마르텐사이트변태 F. Mansfeld 1992 스테인리스알루미늄개발을위한 Ce-Mo 공정 Vikas Kumar 1994 Ni-Cr free 오스테나이트강의피로파괴 MULLNER, P 오스테나이트강의취성파괴 4,266 Zhu, XM 1998 Fe-Mn, Fe-Mn-Al, Fe-Mn-Cl-Cr 합금의전기화학적부식거동과부동태 Takahashi, H 비자성 H-Mn 오스테나이트강의기계적물성과손상거동 Anton, N 소결강의 Mn-Ni 합금원소첨가와마모거동 Bai, F Fe-30wt%Ni 합금의변형과재결정입도특성 Wahabi, M 오스테나이트강의열간가공 EBSD 연구 Wesemann, J 2004 재료를중요시하는미래의자동차 Yan, WL 2009 Hadfield 강의나노결정표면마모물성 Sutou, Y 저비중고강도 Fe-20Mn-Al-C 기지합금 Ismer, L 오스테나이트 H-Mn 강의수소용해도 David K. Matlocka 2010 New AHSS 강판의열 - 기계적모의시험 Kikuchi, N 티타늄탈산을통한저탄소 H-Mn 강의미세조직.Yamaguchi, A 간접적인레이저소결에의한스테인리스강의예비성형에사용되는경량금속의침투 H.J.Lai and C.M.Wan 2011 유지보수가필요없는철강방식기술

10 < 표 1> 과같이알루미늄과망간을함유하는스테인리스강 4,266 건, 알루미늄과망간을함 유한경량, 저비중스테인리스강 304 건, 크롬을함유하지않는스테인리스강은 56 건이었 다. Al, Mn 을활용한저비중경량 Cr free 스테인리스강과저 Cr 스테인리스강을 < 표 2>, < 표 3>, < 표 4>, < 표 5> 에나타내었다 [15]. 본고는알루미늄과망간을활용한 IT 정보통신용경 량 - 저비중스테인리스강의개발동향을중심으로네트워크키워드검색으로써여러빅데이 < 표 3> 해외의 Al, Mn 함유스테인리스강 [12]-[14] 저자발표연도연구분야 M. J. Bennett 1980 Fe-15%Cr-4%Al FECRALLOY 스테인리스강의대기중 1100 에서알루미늄과이트륨표면이온이식의영향 R. A. RICKS 1984 Al 과 Ti 를함유한오스테나이트스테인리스강의 2 중입계석출 R. A. Varin 1986 오스테나이트강과알루미늄합금의부대적인입계전위의안정성에미치는입계석출의영향 L. KARLSSON 1986 오스테나이트강에있어서보론의거시적인비평형입계편석거동 M. W. Grabski 1987 오스테나이트강과알루미늄합금의입계전위의안정성에미치는입계석출영향의입증 A. Alavi 스테인리스강과 7475Al 합금의부식균열에서 ph, Cl- 농도분석 Dowling, NJE 형스테인리스강의부식저항에미치는합금원소와잔류물의영향 Kirk Valanis 2004 금속의 bcc 와 fcc 를조합한변형률 Ernesto J. Calvo 2006 국부부식동안 Fe 이온플럭스의 SEM 측정오차 Johnson, J 스테인리스강재활용의에너지효과 Zhang Wei 2008 경제적인 2 상스테인리스 2101 강의석출시효와충격에너지의영향 M. Younesi 2009 하이드록시아파타이트바이오복합재료 Ni free 스테인리스강의대체결합재로의사용 Véronique Smanio 2011 저합금강의황화물응력균열의음파방출효과 M. Martin 2011 AISI304 오스테나이트스테인리스강의수소파괴에있어서가공유기마르텐사이트의영향 < 표 4> 국내의 Al, Mn 함유크롬절약형스테인리스강 [15] 저자 발표연도 연구분야 김남규 2010 Fe-Mn-C 계 TWIP 강의재질특성에미치는소둔온도와첨가원소의영향 김용우 2010 Fe-18Mn TWIP 강의 Pre-strain 에따른저주기및고주기피로수명예측모델 김진용 2011 저망간트윕강의트윈형성결정립분율이기계적특성에미치는영향 정종구 2010 Fe-Mn-C 계 TWIP 강의기계적성질과지연파괴특성 이오연 2008 고 Mn 계 TRIP/TWIP 강의수소취성거동 POSCO 2012 강도와성형성이우수한자동차용강판 POSCO 2012 저크롬계페라이트계스테인리스강판의산세결함저감방법및제거방법및산세용액 정보통신산업진흥원 23

11 주간기술동향 < 표 5> 국내의 Al, Mn 함유스테인리스강 [15] 저자 발표연도 연구분야 Hiroshi Matsumoto 2001 데이타저장장치 De CRISTOFARO 2002 크롬 -프리패시베이션막을가진스테인리스강 Gentwx Co 환경적으로개선된백미러조립체 베에스하보쉬 2008 식기세척용플랫폼 Dulperit GmBH 2007 특수강경화방법그리고상기방법을실시하기위한용융염 Shibata Masaharu 1994 압연라인용세라믹제가이드및그장착구조물 터정보를추출및분석하는작업을통해이루어진다. Ferrite, Austenite, Martensite 형스테인리스강빅데이터비교분석하였다. 향후, Al, Mn 을활용한저비중경량 Cr free 스테인리스강과저 Cr 스테인리스강의검색건수를빅데이터와의융합분석이기술융합측면에서심층분석이요구된다. 4. 향후기술동향 [15] 1970 년대국내 POSCO 사가건설되었고, 최근에 Al 첨가고연성저비중의 TRIP, TWIP 제강기술의국산화가추진되고있다. 50 년이지난현재 Al, Mn 을활용한저비중스테인리스강판제조를위한연구가활발하다 년부터경남창원의한국기계연구원부설재료연구소와충남당진의현대제철사와 7 개년프로젝트로서 60 억규모로마무리단계에있다. 기술이모든것을결정하며시장에서의성공을결정하는것은아니지만, 현재제조기술보다는마케팅적요소에과도하게치중하고있으며, 우수기술인력들이모두소비자공학에함몰되어산업전반적으로인적자원배분에심각한불균형이발생하고있다는데문제의심각성이있다 년유해물질제한지침 (RoHS) 에따라유해중금속 6 가 Cr 함유제품의수출이금지되어현재 3 가 Cr 이나 3 가 Chromate 혹은크롬절감형태로연구개발이진행되고있다. 최근 Cr free 형태의스테인리스강의적용분야가확대되고생체재료나피부접촉용부품, 자동차, 전자, 가전, 디스플레이, 휴대폰과스마트폰에매년 10% 이상사용량이증가하고있다. 지각에미량존재하는 2,000 이상의고융점 Nb, Ta, Mo, W 희소금속 (Rare Metal) 은초경량고강도저합금강과고합금강, 스테인리스강, 내열강, 공구강용이며, 미래의고급철강재ㆍ IT 융합제품의자원절약과에너지절감에필수적인원소이다. 한국과일본은고융점 Nb, Ta, Mo, W 금속자원이부족하여브라질, 중국, 호주에서수입에 24

12 의존하고있는실정이다. Mo 는 2005 년까지소결능력이부족하여광석이재고로쌓여왔다. 최근일본의 Mo 전문 Morimet 사가멕시코나유럽에소결설비를증강하여순수 Mo 를 240,000 톤회수하고있으며, 점유율은중국 34%, 칠레 22%, 미국 13%, 유럽 20%, 멕시코 4% 순이다. 희소금속니오븀 (Nb) 이국내에서최근발견되었다 년 2 월광물자원공사는지난해 5~10 월춘천사북면용화철강산지역을정밀조사한결과, 길이 200 미터, 폭 10~40 미터의 Nb 광체라밝혔다. 세계최대니오븀생산광구인브라질 Araxá 광상과유사한형태를띠고있으며, 매장량확인을하고있다. Ta 회수에는산불용성화합물로질산침출법이나전해회수, 용매추출법등의습식회수기술적용이필요하다. Nb 의세계매장량은 290 만톤으로브라질이전세계수요의 92% 를생산하고있다. Nb 함량이 0.1~0.8% 이내이면회수하는데경제성이있다. Al, Mn 에 Nb, Ta, Ti 내식성금속을첨가한저비중크롬절약스테인리스강은국내에서는전반적으로기술이낮으며연구를시작한지도일본에비해늦었다. IT 정보통신용경량-저비중스테인리스강의기술개발필요성을인지하고, 향후이를위해현재시점에서의빅데이터분석을통한융합기술동향분석이중요하다. 5. 결언최근크롬금속가격상승으로생체재료나피부접촉용부품, 자동차, 전자, 가전, 디스플레이, 휴대폰이나스마트폰에이르기까지크롬절약형태의스테인리스강의적용분야가확대되고, 사용량이매년 10% 이상증가하고있다. 지금으로서는크롬프리철강기술혁신이무엇보다필요한시점이다. Al, Mn 을활용한크롬절약스테인리스강은국내에서는전반적으로기술이낮다. 연구를시작한지도일본에비해늦었지만, 향후산ㆍ학ㆍ연의연계와정부연구자금지원으로대학과연계하여 Cr 절약을위한미래의내식성첨가원소개발과함께금속재료관련기술인력양성에몰두해야할것으로사료된다. < 참고문헌 > [1] 양훈영, 신금속재료학, 문운당, 2011, pp.199. [2] 양훈영, 신금속재료학, 문운당, 2011, pp [3] NEMOTO Rikio, 金屬, 81(4), 2011, pp [4] E.H. TOSCANO, Scripta METALlURGICA et MATERIALIA, 17, 1983, pp [5] F.C.Chen, P.Li, S.L.Chu, C.P.Chou, Scripta METALlURGICA et MATERIALIA, 25, 1991, pp.585- 정보통신산업진흥원 25

13 주간기술동향 [6] H.J.Lai and C.M.Wan, Scripta Met., 23, 1989, pp.179. [7] Allison, J.E & Williams, J.C., Scripta. Metall., 19, 1985, pp [8] Ishii, H. & Weertman, J., Metall. Trans., 2, 1971, pp [9] Zhu, XM, Zhang, YS, CORROSION, 54(1), 1998, pp [10] H.J.Lai and C.M.Wan, Scripta Met., 23, 1989, pp.179. [11] NISHIMURA Toshiyasu, 金屬, 81(8) 2011, pp [12] Allison, J.E & Williams, J.C., Scripta. Metall., 19, 1985, pp [13] Vikas Kumar Saxena, Inst. J. Pres. & Piping, 60, 1994, pp [14] U. S. Geological Survey, 1, 2010, pp.110. [15] 김유상, 미래유망기술보고서, 한국과학기술정보연구원,

Characteristic of Stainless Steel 304 vs. 316 STS 비교 스테인리스강화학성분비교 (ASTM A 479 Standard) Type UNS No. C Si 304 S S max 0.08

Characteristic of Stainless Steel 304 vs. 316 STS 비교 스테인리스강화학성분비교 (ASTM A 479 Standard) Type UNS No. C Si 304 S S max 0.08 304 vs. 316 STS 비교 304 316 스테인리스강화학성분비교 (ASTM A 479 Standard) Type UNS No. C Si 304 S30400 316 S31600 0.08 0.08 1.00 1.00 Mn P S Cr 2.00 2.00 0.045 0.045 0.050 0.050 18.00 20.00 16.00 18.00 Ni 8.00 10.5