해외 인터뷰/ 중국 조선산업에서 용접기술의 현황과 전망
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제2회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
중국 조선산업에서 용접기술의 현황과 전망
대련조선중공용접기술연구소 소장 정 잔
중국 조선업의 건설제조능력을 제고하기 위해서는 선박용접기술을 소홀히 할 수 없다. 고품질의 용접효과를 보장하기 위하여 용접설비뿐만 아니라 용접재료 및 기술 등의 방면도 개선해야 하며 동시에 용접자동화에도 박차를 가해야 하고 생산효율을 제고하여 전세계적인 경쟁에서 우위를 차지해야 한다.

선박용접기술은 선박용접공업의 관건인 공업기술 중의 하나로서 용접설비, 재료 및 기술이 모두 직접 조선건설제조효과에 영향을 미친다.
비록 동아시아지역의 조선국가 중 한국, 중국, 일본이 세계조선업의 “Golden Triangle”을 형성하고 있지만 일본, 한국과 중국을 비교해볼 때 아직도 현저한 차이가 존재하고 있다.
중국은 일본, 한국보다 조선업의 재료, 설비비용이 높고, 동시에 조선업체가 소규모인데다 분산되어 있어 규모 대비 경제적 효율성이 떨어지고, 유력하고 합리적인 기술 발전 체제가 형성되지 못했다.

세계의 주요 조선기업이 새로운 현대화 개조를 시작하고 있는 것처럼 용접설비, 재료 및 기술 개발을 추진하며 조선용접의 제조라인을 새로 바꾸고 고도의 유연성있는 자동화용접생산시스템과 선진적인 용접로봇 기술의 발전을 추진하는 것은 용접을 이용한 건설제조 경쟁에서의 관건이 되었다.
새로운 도전과 기회를 맞아 중국의 선박용접은 스스로의 특성을 바탕으로 발전속도를 높여, 일정한 기한 내에 도래할 미래의 경쟁에서 자신만의 독특한 특징과 위력을 발휘해야 한다.

1. 조선업의 특징과 관련하여 조선업에서 많이 사용이 되는 용접방법과 그 구체적인 특징은?
현재 대형선박공장은 주요하게 CO₂반자동용접, 수동아크용접과 서브머지드아크자동용접을 채용하고 있다. 수동아크용접은 기본적이고 전통적인 용접방법으로 전자세의 용접을 할 수 있다.
CO₂반자동용접은 용접설비세트 가격이 싸고 용접봉 가격도 비교적 저렴하며 초기단계에서 투자가 적다.

최근 20년 사이에 점차 광범위하게 응용되고 추천하는 용접방법으로 용접효율이 높고 경제성이 높은 특징을 갖고 있으며 작업효율 면에서도 수동아크용접의 1.6~1.7배에 달하면서 수동아크용접을 점차 대체하고 있으며 조선업에서 제일 광범위하게 사용되는 신기술이다. 비록 설비와 용접재료의 투자가 좀 많지만 수동아크용접보다 총투자 자금이 적은 서브머지드아크자동용접은 단선와이어 혹은 복선와이어를 이용하여 파이프의 이음새 등 평면수직틈새의 용접에 주요하게 쓰인다.
서브머지드아크자동용접은 내부 품질과 외부모양이 좋게 나오고 용접품질을 쉽게 보장할 수 있지만 설비투자가 상대적으로 많다.

2. 비록 한국, 중국, 일본이 세계 조선의 “Golden Triangle”을 형성하고 있지만 중국의 조선능력이 제고되어야 하는 현 시점에서 중국 용접기술 수준은?
중국은 20세기, 80년대 이래 이미 유조선, 화물선, 가스선박 및 해양공사 선박 등 각종 부동 유형의 선박을 건설, 제조하였다. 용접 난이도가 비교적 높은 LNG/LPG 선박을 호동중화조선공장에서 외국과 합작하여 만들고 있는 중이다.
현재 호화로운 여객선을 만들어 본 적은 없으나 이외에 다른 유형의 선박을 만들 수 있는 능력이 있다. 조선의 용접차원에서 볼 때 호화로운 여객선에 적용되는 용접기술 외에 중국이 장악하고 있는 용접기술과 공예는 세계조선강국인 한국, 일본의 용접기술과 기본적으로 차이가 나지 않지만 조선 개념과 생산관리에서는 중국과 한국, 일본의 차이가 크다.
동일한 하드웨어조건 하에서 중국은 한국, 일본처럼 만 톤급 단위의 선박을 만들어 내지 못한다. 그리하여 중국은 조선 개념과 생산관리에서 그들의 선진적인 경험을 배워야 하며 생산관리 수준을 제고하여 국외 선진경험에서 받아들인 용접기술을 기초로 새로이 소화, 흡수하여 독자적 지식과 권한적 핵심기술을 형성해야 한다.

3. 중국 선박산업의 특징과 적용 용접방법이란 점에서 중국 용접설비가 그 수요를 만족시킬 수 있습니까? 비교했을 때 중국 외의 용접설비가 더욱 우세한 위치가 아닌가요?
조선업에서 용접 공사량이 비교적 많고 용접작업의 시간이 비교적 길어 용접시간이 연속적으로 몇 시간씩 걸리는 것이 일쑤이고 대부분 용접작업이 노천에서 진행되어 비가 오나 바람이 부나 뙤약볕이 쪼이나 엄동설한이나 용접기의 사용환경이 열악하기에 작업 의존성이 높아야 하며 동시에 용접기기가 요구되는 용접을 만족시켜야 하고 용접설비가 “정밀화”되어야 하는 등 용접기에 대한 요구가 까다롭다. 현재 중국선박용접에 채용되는 용접설비는 CO₂반자동용접기이며 규소정류(혹은 可控규소) 철강용접정류(整流)기와 서브머지드아크자동용접기다.

중국의 용접설비는 자주 사용되는 용접방법을 채택하여 기본적으로 그 수요를 만족시키고 있다. 심지어 일부 합자기업의 용접기는 수입용접기를 대체할 정도다.
그러나 수요가 적고 특수한 요구를 충족하는 용접기는 수입에 의존하고 있으며 평면생산라인에 사용되는 배비 품종 용접기, 가스전기용접기 등이 그러하다. 이러한 수입용접기는 전체 품질이 좋고, 기계 의존성이 높으며 동시에 비교적 과학기술이 발달해 조선공장에 더욱 더 전문성 있는 기계를 제공한다.

4. 좋은 용접효과를 보장하기 위해서는 용접재료도 소홀히 할 수 없는 요소다. 그러나 현재 많은 조선공장에서 중국의 용접재료가 수요를 만족시키지 못한다는 반응으로 이러한 상황이 일어나게 된 배경은?
선박용접의 품질은 선박의 안전에 대한 보증으로 선박용접의 품질을 보장하기 위해서 선박용접의 관련 조건을 엄격하게 요구하고 있으며, 사용하는 용접재료 역시 특수한 규정으로 관리하고 있다.
선박용 용접재료는 유관선 박사의 인정을 꼭 받아야 하며 오직 인증을 받은 용접재료만 조선에 사용될 수 있다. 인증 받아야 하는 부분에는 용접재료가 용해될 때의 금속 화학요소와 역학성능 등이 포함된다.
동시에 용접선박이 각종 해양환경의 변화를 극복하기 위하여 고장력강의 용접재료에도 높은 수준이 요구된다. 그 밖에 해양공사에서 용접재료에 대하여 CODT치를 측정 받아야 한다.

현재 중국 용접재료는 일반적인 선박용접에서 요구하는 수준만을 만족시키고 있다. 선박용에서 보통 경도와 높은 경도, 강판의 수동아크용접봉, 서브머지드아크자동용접의 용접와이어와 플럭스, CO₂ 와이어, 플럭스 코어드 와이어 등이 그러한 예다.
그러나 조선업에서 사용량이 비교적 많은 플럭스 코어드 와이어에서 안정성과 갈라터짐을 당해내는 성능이 아직 제고되어야 한다.
인성이 비교적 높거나 고속용접에 사용되거나 특수 용접에 사용되는 등 성능에 있어 특수한 요구에 부합해야 하는 용접재료는 아직 중국 내 자국생산화를 실현하지 못하여 수입제에 의존하고 있으며, 기체전기 립(立)용접의 용접와이어가 그러한 방식으로 충족되고 있다. 이처럼 중국의 용접생산업체의 기술연구에 필요한 인력자원이 아직 선박용접산업의 발전에 따른 수요를 만족시키지 못하고 있어, 연구능력이 제고되어야 한다.

5. 지금까지 선박용접 관련 용접설비, 기술 및 재료 등의 문제에 대해서 이야기 나눠보았습니다. 유조선, LPG, LNG 선박, 군함 등 선박의 유형 마다 구체적인 요구가 다른데 구체적인 특징에 따라 용접의 요구를 어떻게 만족시킬 수 있습니까?
선박의 종류는 다양하며 용접기술, 용접재료 및 용접설비에 대한 각각의 요구가 다르기 때문에 서로 다른 용접요구를 만족시켜야 하며 이를 위해서는 여러 가지 유형의 선박의 특징을 이해해야 한다. 각 종류마다 달리 중점을 두고 용접을 함으로써 우수한 용접 효과를 보장해야 한다.

1) 완성된 유조선과 화학선은 실을 화물이 여러 종류의 원유 혹은 화학품이기 때문에 화물창의 기밀성 테스트를 해보아야 하는데 이를 만족하기 위해서 높은 수준의 용접을 요구한다.

2) 대형 컨테이너선은 해치(Hatch)가 비교적 크고 뱃전 위와 옆의 나란한 판넬, 해치 커버(Hatch Cover)와 갑판 모두 굉장한 후판으로 고경도 강판이기 때문에 용접품질을 보증하고 용접효율을 높이는 것이 어려우나 동시에 이에 중점을 두고 용접이 이루어진다.

3) LPG선박과 LNG선박은 일반적으로 압력 혹은 저온 조건에서 액체화 기체를 운송하기 때문에 운송과정에서 액체화 기체 저장에 필요한 압력이나 저온을 요구하는 전문용기시스템을 만족시켜야 한다.
이런 전문용기시스템은 액체화 기체 선박에서 중요한 구조 부분으로서 여러 가지 상이한 요구에 따라서 저온강, 殷鋼(철 함량이 63~65%이고 브롬 함량이 35~37%인 합금강, 열팽창 수치가 작아서 강철의 1/12로서 정밀계기를 만드는데 많이 사용된다) 혹은 알루미늄합금 등 재료를 선택해 사용하여 재료에 적합한 특수한 용접방식을 사용해야 한다.

4) 해양공사에 사용되는 시추선과 부유식 원유생산저장설비(FPSO)는 장기간 해상에서 작업을 하기 위해서 여러 가지 조건을 요구하며 해수의 침습에도 견뎌내야 하며 구조의 안전성에 대한 요구도 높다. 그리하여 선택된 강철재료의 용접성과 Z형 특성, 피로를 극복하는 특성, 내침습성과 저온인성 등이 좋아야 한다.
때문에 용접재료의 선택도 조심스러우며 저온인성 요구가 엄격한 외에 어떤 특수한 환경에서도 COD의 수치에 꼭 부합되어야 하는 상대적 요구를 만족시켜야 한다.

6. 이제 방금 부분적 선박용접 중 고효율 용접의 중점과 어려운 점을 말씀하셨습니다. 고효율 용접은 용접자동화 수준 제고와 따로 떼어 이야기할 수 없는데 이는 중국 용접발전의 추세를 대표한다고 말할 수 있는 것입니까?
개혁개방 20여년 이래 중국 선박산업은 용접자동화를 끊임없이 도입, 개발하여 큰 발전을 이룩했다. 예로서 하나의 블록을 생산하는 데 평면블록생산라인과 대합침에 사용된 버티컬 전기용접기의 사용은 생산효율을 높였을 뿐만 아니라 조선능력을 제고하였다.
동시에 T형 재료를 사용하여 종골(綜骨) 용접하는 쌍(雙) 와이어 더블아크고속용접기는 많은 조선공장에서 사용되면서 단,쌍 와이어 고속 용접의 전디지털화 용접기도 점차 조선영역에 들어오기 시작하였다.

새로운 조선인 만TEU급의 발전에 따라 용접자동화 요구가 끊임없이 높아지고 있다. 상해, 광주, 청도에 새로운 조선기지가 건설되고 있는 가운데 심지어 곡면분단생산라인을 포함해, 평면블록생산라인이 평면(곡면)의 이음새 판넬, 종골(綜骨)설비 용접자동화를 완전히 실현하였다.
그러나 CO2 반자동용접의 경우는 최대 한도 내에서 전체 수동용접을 대체하여 대합침은 주요 용접 방법이 되었다.
용접자동화는 조선소의 조선 능력과 용접 품질을 제고하는 효율적인 방법이다. 오직 용접자동화 수준을 대폭적으로 제고함으로써 조선소가 생산성을 높이고 보다 짧은 조선주기로 상대적으로 강한 경쟁력을 갖출 수 있다. 그 밖에 컴퓨터 기술의 발전에 따라서 지능형 용접로봇도 조선업에 응용되어야 한다.
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