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기계연·대우조선해양, 제작시간 10분의 1로 줄이는 LNG 탱크 용접기술 개발

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기계연·대우조선해양, 제작시간 10분의 1로 줄이는 LNG 탱크 용접기술 개발

2021.07.22 17:34
한국기계연구원은 고망간강 연료탱크 제작을 위한 하이브리드 레이저 아크용접 기술을 개발했다. 한국기계연구원 제공
한국기계연구원은 고망간강 연료탱크 제작을 위한 하이브리드 레이저 아크용접 기술을 개발했다. 한국기계연구원 제공

액화천연가스(LNG) 선박용 연료탱크 소재로 주목받는 고망간강 연료탱크 용접에 드는 시간을 10분의 1로 줄이면서도 더욱 견고한 용접기술이 개발됐다.

 

한국기계연구원은 이광현 부산기계기술연구센터 책임기술원과 서정 책임연구원 연구팀이 대우조선해양과 함께 친환경 LNG 선박의 고망간강 연료탱크 제작을 위한 하이브리드 레이저 아크용접 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

 

LNG는 영하 190도 이하 극저온으로 운반하기 때문에 이를 담는 연료탱크는 낮은 온도에서 LNG의 압력을 견뎌야 한다. 고망간강은 기존 LNG 탱크에 쓰이는 스테인리스강과 비슷하게 극저온에서 강도와 인성이 좋다. 그러면서도 가격 경쟁력은 뛰어나 LNG 탱크로 상용화하기 위한 용접 기술 개발 연구가 이뤄져 왔다.

 

LNG 탱크 제작에는 전기로 방전을 일으켜 금속을 녹여 붙이는 아크 용접이 주로 쓰였다. 문제는 고망간강 용접에 활용하기 어렵다는 점이다. 용접부가 얇고 넓게 생겨 견고성이 떨어진다. 용접부 조직 속에 망간 석출이 발생해 극저온에서 견디는 능력이 떨어지는 문제도 있었다. 또 용접 작업 중 금속 증기 응축이나 산화로 만들어지는 미립자인 ‘용접 흄’이 발생해 숙련된 용접사가 필요했다.

 

연구팀은 용접할 때 아크 용접과 레이저 용접을 동시에 적용하는 기술을 개발해 용접부는 더욱 견고하면서도 작업 시간은 10분의 1로 줄이는 데 성공했다. 레이저 용접으로 조선용 주판을 용접하면 용접부가 빠르게 녹았다 굳어 접합면이 간결하고 빠르게 용접할 수 있다. 이를 이용해 고망간강 소재를 용접하면 용접부 조직 내에 망간 석출이 나타나지 않아 극저온에서도 잘 견딜 수 있게 된다.

 

연구에는 대우조선해양과 함께 구축한 20kW급 하이브리드 레이저-아크 용접시스템이 쓰였다. 기계연과 대우조선해양은 산업통상자원부의 ‘2021년 조선해양산업핵심기술개발과제’를 수행하기 위한 업무협약도 22일 체결했다. 양 기관은 고망간강 연료탱크 실증을 위한 후속 연구를 진행하기로 했다.

 

이 책임기술원은 “세계 첫 상업용 하이브리드 레이저-아크 용접기술 개발의 첫발을 뗀 만큼 앞으로 우리 친환경 선박 기술의 경쟁력을 높이는데 크게 기여할 것”이라고 말했다.
 

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