인터뷰: 특수강종에 적합한 용접기술 확보 및 고능률 용접법 개발 필요
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특수강종에 적합한 용접기술 확보 및 고능률 용접법 개발 필요해

성동조선해양㈜ 생산연구소 소장 최우현
Sungdong Shipbuilding&Marine Engineering Co.,Ltd Production Research Center Senior Vice President Woo-hyeon Choe


1. 해양플랜트 산업의 현황과 시장규모는?
오늘날 우리는 급격한 인구증가와 산업화의 영향으로 인한 환경오염, 식량자원 고갈, 새로운 에너지 자원 확보 등 문제의 해결 방안을 해양에서 찾지 않으면 안 되는 상황에 와 있다. 즉, 우리가 예전에는 바다를 낭만과 동경의 대상으로 인식하고 있었다면, 이제는 그 시각을 바꿔 실질적 대상으로 인식해야 할 때가 왔다.
2000년대 초 우리나라를 조선산업의 부흥으로 이끌었던 상선시장은 저물고 현재는 해양플랜트시대 가 활짝 열리고 있다고 해도 과언은 아닐 것이다. 대체로 해양플랜트 산업의 활황을 견인하는 것은 고유가다. 유전의 개발과 연관된 해양 플랜트 수요가 당분간 장기간 이어질 것이라고 전문가들은 전망하고 있다.
해양플랜트는 크게 시추설비와 생산저장설비로 나눌 수 있다. 시추설비는 지표면을 뚫고 유전에 도달 하기까지 시추활동을 담당하는 설비로 드릴십, 반잠수식 시추선, 잭업(jack-up)형 굴착장치 등이 있다. 생산저장설비는 뽑아 올린 원유를 기초적인 여과·정제를 통해 육지로 운송하기 전까지 생산·저장하는 FPSO(Floating Production Storage & Offloading Unit·부유식 생산저장하역설비)가 대표적이다.
올해는 특히 FPSO 등 생산저장설비 수주가 크게 늘어날 것으로 시장에서는 분석하고 있다. 아울러 세계 해양플랜트 시장규모는2010년 1,400억 달러에서 2020년 3,200억 달러, 2030년에는 5,000억 달러로 성장하여 상선분야를 추월할 것으로 전망된 바 있으나 해양플랜트산업 시장규모의 성장세는 현재 예상하고 있는 것보다도 훨씬 더 가파른 상승세를 나타낼 가능성이 높다고 본다.

2. 해양플랜트 산업에서 용접의 적용현황은?
1920년대에 처음으로 용접이 조선에 도입되고 1940년대에 제2차 세계대전을 기점으로 용접과 조선의 관계는 필연적인 관계를 유지하면서 비약적으로 발전해왔으며 오늘날의 용접기술은 선박건조기술을 좌우하는 중요한 척도가 되고 있다.
용접산업은 일반적으로 조선산업과 밀접한 공생관계를 유지하고 있어서 조선산업의 호황에 따라 그 기술개발도 크게 영향을 받을 수밖에 없다. 조선산업의 주도권이 유럽, 일본, 한국의 순으로 변화한 것도 용접기술개발의 영향도 한몫을 차지했을 것이며 우리나라가 2000년대 초반부터 일본을 제치고 세계 최고의 자리에 올라서면서 괄목할만한 성장을 가져온 것도 같은 이유일 것이다.
해양구조물이 대부분 철로 만들어지기 때문에 용접이란 6대 뿌리산업 중 하나로서 가장 기본적인 분야로, 해양플랜트 산업에서도 용접은 없어서는 안될 기반 분야이다.

3. 해양플랜트 용접의 적용 전망은?
원래 플랜트(plant)라고 하면 ‘씨를 뿌리다’ 혹은 ‘땅 위에 건물이나 시설을 세우다’라는 의미로부터 공장(factory)이나 공장설비를 뜻하게 되었다.
그리고 해양플랜트(offshore plants)라고 하면 해상에 설치되는 부대시설로, 해양에서 Oil & Gas 자원을 탐사, 시추, 개발 생산하는 전 과정에 필요한 산업을 일컫는다. 하지만 바지(barge)선 위에 발전소나 펄프공장 등을 탑재한 것도 흔히 볼 수 있는 해양플랜트의 한 사례이다.
근래에는 자원개발이나 공장용도 이외에도 토목, 건축, 관광, 레저, 주거, 과학, 군사 등 해양공간을 이용하는 목적에 맞추어 아주 다양한 형태의 구조물이 등장하고 있는데 해양플랜트의 활성화에 발맞추어 용접분야도 동반성장 할 것으로 본다.

4. 해양플랜트 산업에서 용접산업의 중요성 및 비중도는?
일반적으로 용접공법은 불과 수초 정도의 짧은 시간에 재료의 국부적 용융과 응고를 수반하는 야금학적 접합방법이기 때문에 성공적인 용접부를 얻으려면 재료의 야금학적 지식이 전제가 돼야 하며 동시에 용접설계, 용접부의 검사 및 용접기기에 관한 지식이 필요하다.
해양프레임의 구조는 용접 구조물로서 구조물의 취성파괴 방지를 최우선으로 해야 한다. 해저유전의 드릴링 리그(drilling rig)나 석유정제 플랜트 등은 선박과 달리 조업 중에 폭풍이나 대파랑을 피할 수 없는 경우가 보통이다.
유럽의 북해 지역에서는 연 중 거의 대부분이 매우 거친 풍파의 환경이기 때문에 여기에서 조업하는 해양구조물은 항상 반복하중을 받게 된다. 일반적으로 구조물에서의 파괴양상은 용접접합부에 있는 용접결함으로부터 피로균열이 발생해 어떤 입계크기로 전파한 후 취성파괴가 일어나는데 용접작업 시 철저한 관리를 통한 사전예방이 중요하다.
일반적으로 선박이나 해양플랜트에 적용되는 용접기술은 선박과 해양플랜트의 품질을 판단하는데 중요한 척도가 되고 있다. 특히 해양플랜트 구조물은 일반선박과는 달리 고부가가치 추세에 따라 개발된 TMCP 강재나, 극저온강, 고강도강재 등과 같은 특수강이 사용되므로 특수강종에 적합한 용접기술의 확보와 더불어 고능률 용접법이 개발되지 않고서는 결코 해양플랜트 산업을 영위할 수 없으며, 우리나라의 용접기술은 이미 세계 최고의 기술을 확보하고 있다.
시추설비 등과 같은 해양플랜트는 한번 설치 후 수십 년 동안 한 곳에 고정되어 있기 때문에 부식, 피로강도 등이 확보돼야 하므로 용접공정의 중요성에 대해서는 아무리 강조해도 지나치지 않을 것이다.

5. 해양플랜트 산업에 적용되는 국내 용접기술력은?
일반적으로 용접기술이라 함은 강재, 용접재료, 그리고 용접공정기술의 3박자가 제대로 맞아야 하며 그 중의 한가지라도 품질만족이 되지 않을 경우에는 용접품질보증에 문제가 된다.
우리나라는 강재, 용접재료, 공정기술의 삼박자를 토대로 수많은 시행착오를 겪으면서 개발이 이뤄져 왔기 때문에 그 기술력은 가히 세계 최고라고 자부할 수 있다.
최근에는 품질보증강재와 용접재료를 해외 선진국 등 많은 나라에 수출을 하고 있으며, 이는 우리나라의 용접기술력의 위상을 말해주는 것이라고 할 수 있을 것이다.

6. 조선산업에 적용되는 용접과의 차이점은?
해양구조물에 사용되는 용접기술은 선박건조에 사용되는 용접기법과 큰 차이는 없으나, 두 구조물에 요구되는 용접부 품질수준은 상당한 차이가 있다.
해양구조물에서 요구되는 용접품질의 가장 큰 특징은 예비성능시험을 통해 해양구조물에 대한 규정(API RP 2Z, EEMUA158 혹은 BSEN10225)에서 요구하는 용접성 및 파괴인성을 만족하는 강재와 용접재료만이 구조물 제작에 사용될 수 있다.
실 구조물 제작용접 또한 예비시험에서 검증된 입열 혹은 예열조건 범위에서만 용접제작이 가능하다. 따라서 해양구조물에서 요구되는 엄격한 품질수준을 만족하기 위해서는 용접기법뿐만 아니라 강재, 용접재료, 입열 및 예열조건 등을 제한하고 있다.

7. 해양플랜트 용접의 세계적인 기술개발동향은?
오늘날 용접기는 가포화 리액터 제어방식, SCR 제어방식을 거쳐 인버터 제어방식의 용접기로의 발전을 거듭하고 있으나 일본, 유럽 업체들과는 기술력에서는 어느 정도의 차이를 보이고 있다. 특히 일반 용접기분야 보다는 인버터 용접분야에서는 차이를 보이고 있는 것이 현실이다.
하지만 최근에는 국내의 다수 업체에서 디지털 용접기 개발을 통한 생산성 확보, 용접품질의 확보 및 디지털시스템과 연계한 시스템 개발에 역량을 집중하고 있어 용접기 분야에서의 기술력의 차이는 어느 정도 극복 되고 있다고 할 수 있다.
각 회사마다 용접공정에서 중요하게 관리해야 할 포인트로는 빠른 용접, 무결함, 무변형일 것이다. 최대한 빠른 시간에 용접결함 및 변형이 없는 용접품질 확보를 위해 용접프로세스 및 공정기술 개발이 필요하다. 현재 선박 건조에 사용되고 있는 아크용접기술은 2배 이상의 용접속도와 입열량 제어가 가능한 레이저 용접기술의 검토가 이뤄지고 있다. 물론 현재는 설비문제 등이 있으나 선박의 경량화, 고강도화 경향에 따라 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)과 같은 비철에 대한 새로운 용접기술 개발이 필수적일 것으로 보인다.

8. 해양플랜트 산업에서 용접의 문제점 및 당면과제는?
첫째, 용접기술 개발 문제이다. 용접기, 강재, 용접재료분야의 기술개발과 함께 반드시 필요한 것이 고능률, 고효율 자동화 장비의 개발에 따른 용접 자동화율의 향상이다. 선박 및 해양구조물의 구조는 복잡한 철구조물로 이뤄져 있기 때문에 자동화율의 향상에는 한계가 있게 마련이다.
짧은 용접구간에서의 자동화 장비의 설치, 용접작업, 장비 해체 등의 번거로움이 있어 작업자들은 수동으로 작업을 하곤 한다. 하지만 작업장소의 특징에 맞는 특화된 장비의 개발로 자동화율을 향상시킴으로써 휴먼에러에 의한 용접품질불량으로 생산성이 떨어지는 부분을 예방하는 것이 조선소의 끊임없는 숙제다.
둘째로 인력 확보 문제이다. 흔히 용접을 3D업종이라고 말한다. 여름, 겨울철의 실외작업, 용접흄과 아크발생의 작업환경, 무거운 안전보호구 착용 등에 따른 작업환경문제로 인해 잠시 머무르는 곳으로 인식되다 보니 잦은 이직에 의한 기술력 확보문제로 작업자교육의 반복과 고기량자의 미확보로 생산성향상에 걸림돌로 작용하고 있는 실정이다.

9. 향후 귀사의 기술개발 계획이나 정책방향은?
그 동안 전 세계 해양플랜트분야는 국내 대형 조선사를 중심으로 시추시설 및 정유시설 제작분야에서 세계적인 기술력을 인정받고 대부분의 해양플랜트 물량을 건조해오고 있으나, 당사는 우리만의 특화된 장점을 최대한 활용한 틈새시장분야에서 활로를 찾고 해양플랜트 및 육상플랜트사업분야로의 진출을 꾀하기 위한 꾸준한 기술개발을 통해 새로운 성장동력을 확보하기 위한 노력을 하고 있다.
아울러 과감한 기술투자 및 인력양성으로 고부가가치 선박뿐만 아니라 저공해 청정 관련산업 등으로 무한한 발전을 추구해 나갈 것이다.

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