지난 5월 열린 국제스테인리스포럼(ISSF)에서 포스코의 스테인리스 슈퍼 듀플렉스강 ‘329J4L’을 소재로 생산된 심리스 튜브가 신기술 개발 부문 동상을 수상했다. 이 제품은 국내 화력발전소 가스열교환기 시장에서 일본산을 밀어내고 국산화 성공모델로 자리매깁하고 있다.

가스열교환기(GGH, Gas-Gas Heater)는 화력발전소 흡수탑 전후에서 기체의 온도를 조절하는 역할을 하는 장치를 말한다. 교환기 안에는 스틸 소재의 튜브가 3~4열 설치되어 있다. 이 스틸 소재 튜브는 뜨겁고 차가운 물의 이동을 버텨야 하므로 높은 내식성과 물성, 강성이 요구된다.

가스열교환기는 까다로운 발전소 설계 기준에 의해 소재가 단 두 가지로 규정되어 있다. 하나는 앙코르강(ANCOR강)이라고도 불리는 포스코의 내황산강이고, 또 다른 하나가 고합금 슈퍼 듀플렉스 스테인리스 강(329J4L)이다.

대부분의 가스열교환기는 앙코르강으로 튜브를 제작된다. 다만 재열기 속 첫 번째 튜브의 환경은 특히 부식성이 강하기 때문에 슈퍼 듀플렉스 스테인리스 강으로 만든 심리스 튜브가 쓰이고 있다.

심리스(Seamless) 튜브는 이름 그대로 용접부가 없는 튜브를 뜻한다. 이 제품은 포스코가 슈퍼 듀플렉스 STS 용접관을 개발하기 전까지 일본에서 전량이 수입됐다.

국내 철강시장에서는 고온인 막대 모양의 봉강 내부에 작은 직경의 바(bar)를 밀어 넣어서 튜브 형태로 제조하거나, 봉강 내부를 기계가공하는 방식을 사용해야 했기에 공정이 까다롭고 제조단가가 높아 공급이 제한적이었다. 포스코는 적은 공급으로 국내 수급이 불안정한 점과 국산화 필요성 등을 고려해 제품 개발에 나섰다.

이를 위해 포스코는 스테인리스 용접 강관 전문 제조사인 창신특수강과 손잡고 슈퍼 듀플렉스강 329J4L 소재로한 튜브 개발을 본격화했다. 포스코는 반복되는 실험 끝에 레이저 용접을 기술개발에 적용했고, 최적의 용접부 공급 열량과 용접 속도, 보호 가스 종류를 채택했다. 창신특수강은 포스코 연구결과를 바탕으로 튜브 생산 및 테스트를 진행하여 개발 1년 만에 최종 제품 생산에 성공했다.

포스코와 창신특수강의 STS 튜브는 개발 이후 6개월간 추가 연구를 통해 기존 329J4L 심리스 튜브 대비 동등한 내식성은 물론, 수입재와 최소 같거나 뛰어난 수준의 물성이 확보된다는 것을 확인했다.

이러한 기술을 바탕으로 포스코는 지난해 1월, 발전소 설계사의 기술심의를 최종 통과하는 성과도 얻었다. 또한 최근 개발한 29J4L LBW 튜브는 삼척 신축화력발전소에 적용되기도 했다. 열교환기 제조사는 국산 소재 채택으로 제조비용 30% 절감 효과와 공기 1.5개월 단축 효과를 얻을 수 있었다.

포스코는 슈퍼 듀플렉스 용접 튜브가 발전소 분야 외에도 석유 화학 플랜트, 건설 부문에서 폭넓게 활용될 것으로 기대하고 있다.

포스코 관계자는 “현재 포스코는 국내 화력발전소 가스열교환기용 329J4L의 생산 및 공급을 완료했다”라며 “창신특수강에서 용접 튜브로 가공생산하고 있는 중”이라고 밝혔다.