민군기술이전사업 통해 해군정비창에 기술이전 예정, 건설·플랜트 부문에도 파급 효과 기대

특수강 주조업체 영신특수강(대표이사 박성수)이 한국건설생활환경시험연구원, 국립공주대학교 산학협력단과 함께 ‘DDH 구축함용 고내식(PREN 40 이상) 해수 펌프 제조기술’ 개발을 추진한다.

지난해 6월 1일부터 내년 5월 31일까지 2년 동안 민군협력진흥원이 지원하는 과제를 수행 중인 영신특수강은 10월 30일부터 11월 2일까지 일산 킨텍스 제1전시장 2, 3홀에서 개최된‘2024 아시아 기계 & 제조 산업전’에서 슈퍼 듀플렉스 STS 기반의 해수 펌프 부품을 선보였다.

듀플렉스 STS는 기존에 해양환경 기자재 재질로 많이 사용되던 오스테나이트 STS보다 기계적 특성 및 내식성이 우수할 뿐만 아니라 기존에 적용된 재질의 보유 특성(내식성, 기계적 특성 등)을 비교하였을 시, 가격이 저렴하여 최근에 사용량이 증가하고 있는 추세이다. 또한, 최근 국내·외에서 해수 설비, 해양 방산, 석유화학 설비 등의 각종 해양 부식 환경에서의 사용량이 급증하고 있는 상황이며, 이에 따라 기존의 오스테나이트 STS보다 틈새 부식(Crevice Corrosion), 응력부식균열(Stress Corrosion Cracking), 공식(Pitting Corrosion) 등이 우수하고, 기계적 특성이 월등한 경제적인 고강도의 듀플렉스 STS로 제조된 펌프 및 밸브 주조품들의 수요가 증가하고 있다.

현재 해군은 총 9종류의 DDH 구축함을 보유하고 있으며, 구축함에 장착되어있는 해수 펌프(구축함 1대당 6세트 이상 장착, 함정 기기의 냉각수 역할 수행)의 경우, 오스테나이트계 STS 재질로 되어 있어, 최근 해수 수질의 점차적인 악화와 함께 미사 및 모래로 캐비테이션 마모부식 및 공식 등에 의해 개·보수 및 교체 주기가 해마다 감소하고 있는 실정이다.

이에 따라 해군정비창의 정비 공수 증가, 빈번한 교체로 인한 경제적 손실 초래, 부식으로 인한 펌프 성능 저하로 전투력 저하를 초래할 수 있어, 해수에서 내식성이 우수한 PREN(Pitting Resistance Equivalent Number, 공식저항지수) 40 이상의 슈퍼 듀플렉스 STS 재질 적용이 절실한 실정이다.

슈퍼 듀플렉스 STS의 경우, 다원소(C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, N 등)를 이용한 고난이도 합금공정이 필요하며, 특히 N(질소)의 경우 내식성 향상을 위한 듀플렉스 상(페라이트 50% + 오스테나이트 50%) 형성에 중요한 역할을 하므로, 이에 대한 용해 공정에서의 노하우가 중요하다.

일반적으로 듀플렉스 STS 주조 시, 원재료의 질소 함유량에 따른 차이에 따라 N 장입량의 변화를 주어야만 최종 제품의 특성을 일정하게 가져갈 수 있으며, 최종제품이 고중량일수록 이러한 N 및 기타 원소 함유량의 정확한 조절이 필요하다.

또한, 제품의 형상이 복잡하거나 고중량일수록 주조방안선정, 슬리브/주입구 설정, 출탕온도, 주입온도, 후처리, 용접, 열처리, 산처리(부동태화) 등의 모든 특수강 주조 공정기술의 연구가 필요하며, 강도가 높고 가공경화속도가 빠르기 때문에 기계가공이 어려운 문제점을 보유하고 있어 이에 대한 가공 노하우 기술도 필요하다.

영신특수강은 본 연구과제에서 기존에 해군정비창에서 민군기술협력사업으로 확보한 슈퍼 듀플렉스 STS 사형주조 기술을 해군 DDH 구축함용 해수 펌프 제작에 적용하고, 특수 분말(고내식성/내마모성 보유)을 이용한 사형주조 기술과 가공 노하우 공유, 군사적 시범 및 실증평가를 통해 실용화시킴으로써 고내식 DDH 구축함용 해수 펌프와 해군정비창 특성에 맞는 기술서를 공동 개발할 계획이다.

이번 연구개발 성과는 펌프 케이싱, 임펠러, 케이싱 커버, 웨어링, 밸러스트 펌프, 제진기, 벨마우스, 다양한 Valve류 등 해군 전반의 해양 기자재에 적용 가능하며, 해군정비창에서 직접 생산하여 맞춤형 보수품으로 적용할 예정이다.

영신특수강은 “본 과제 수행을 통한 연구개발 성과는 ▲해군정비창의 자체 기술 확보를 통한 정비능력 강화 ▲기존 부품의 장수명 개선을 통한 정비시간 단축 및 정비 공수 단축 ▲수입 고가품 위주라 조달이 힘든 소량, 특수 재질 제품의 국산화를 통한 국방 예산 절감 ▲수입에 의존하던 국내 건설 및 조선해양플랜트 부문의 슈퍼 듀플렉스 STS 대형 주조품 수입 대체 국산화 및 주조산업 경쟁력 강화 ▲해군정비창의 고품질 기술경쟁력 확보를 통한 해군의 위신 상승 등에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.