[용접기술] 고망가니즈(Mn)강 소재 하이브리드 레이저-아크 용접 개발


우리 학회 종신회원 이며,  2021년도 사업부회장인 서정 박사(한국기계연구원) 연구팀이 우리 조선업에 큰 도움이 될 새로운 용접기술을 개발하였습니다.  

많은 축하와 격려 부탁드리며, 이와 관련된 기사를 안내드립니다.   자세한 사항은 아래 기사를 참고하여 주십시오



우리 조선업 순풍에 돛 달아줄 새 용접기술 개발


- 기계연・대우조선해양 고망간(Mn)강 소재 하이브리드 레이저-아크 용접 개발 -
- 산・연 손잡고 조선 현장 실증 후속 연구 착수 -


국내 조선업계의 수주 증가로 조선업 부활 기대감이 커지는 가운데 우리 조선업의 경쟁력을 한층 높여줄 새로운 용접 기술이 개발됐다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 대우조선해양㈜(대표이사 이성근)과 협력하여 친환경 액화천연가스(LNG) 선박의 고망간강(High Mn Steel) 연료탱크 제작을 위한 하이브리드 레이저-아크 용접 기술 개발에 성공했다.

기계연 부산기계기술연구센터 이광현・서정 박사 연구팀은 관련 선급에서 요구하는 30㎜ 두께의 LNG 고망간강 연료탱크 제작을 위한 용접부 성능 조건을 모두 만족하는 하이브리드 레이저-아크 용접 기술을 개발했다

고망간강은 기존 LNG 탱크에 쓰이는 스테인리스강과 유사한 극저온 강도(剛度, Strength)와 인성(靭性,Toughness)을 가지면서도, 가격 경쟁력이 뛰어난 소재로 주목받고 있다. 때문에 고망간강을 소재로 사용하는 대형 선박의 LNG 탱크 상용화를 위한 최적의 용접 기술 개발 연구가 이뤄져왔다.

연구팀은 레이저 용접 기술을 적용해 기존의 아크 용접보다 더욱 견고할 뿐 아니라 제작 시간을 10배 이상 단축할 수 있는 경제적인 고망간강 LNG 탱크 제작 기술을 확보했다.

▲ 한국기계연구원이 개발한 하이브리드 레이저-아크 용접시스템과 시험 현장 


레이저 용접 기술로 조선용 주판을 용접하면, 용접부가 매우 빠르게 용융 했다가 굳으므로 접합면이 간결하면서도 빠른 용접이 가능한 것이 특징이다. 이를 이용해 고망간강 소재를 용접하면 아크 용접과 달리 용접부 조직 내에 망간 석출이 발생하지 않아, 극저온 충격성능이 안정적이어서 LNG 연료탱크 제작에 유리하다.

기존 아크 용접의 경우 용접부의 용융 깊이가 얇고 넓게 형성될 뿐 아니라, 다량의 흄*이 발생해 다수의 숙련된 용접사가 장시간 용접을 수행해야 하는 어려움이 있었다.
*용접 흄(Welding Fume): 용접 작업 시 발생하는 금속의 증기가 응축되거나, 산화되는 등의 화학반응에 의해 형성된 고체상 미립자

연구팀은 대우조선해양㈜과 함께 산업통상자원부의 지원으로 수행된 ‘창의산업거점기관지원사업(사업책임자: 서정)’으로 구축된 20㎾ 하이브리드 레이저-아크 용접시스템을 이용하여, 레이저 용접 기술 분야의 역량을 축적해왔다.

한편 한국기계연구원과 대우조선해양㈜는 7월 22일(목) 향후 3년간 산업통상자원부의 ‘2021년 조선해양산업핵심기술개발과제(IMO Type C 고망간강 연료탱크의 제작비 절감을 위한 용접 및 검사 자동화 기술 개발)’를 수행하기 위한 업무 협약도 체결했다. 두 기관은 앞으로 고망간강 연료탱크 실증 제작을 위한 후속 연구를 추진할 계획이다.

▲한국기계연구원(원장 박상진)과 대우조선해양㈜(대표이사 이성근)은 7월 22일(목) 기계연 부산기계기술연구센터에서 고망간강 하이브리드 레이저-아크 용접기술 상용화를 위한 MoU를 체결했다.


▲ 한국기계연구원과 대우조선해양이 개발한 고망간강 하이브리드 레이저-아크 용접부의 단면.  두께 30㎜ 주판이 상부, 하부 두 번의 용접으로 무결함의 얇고 깨끗한 용접부가 형성됐음을 알 수 있다.


이광현 박사는 “이번 하이브리드 레이저-아크 용접 기술 개발로 고출력 레이저 가공 기술 분야에 있어 기계연의 이름을 높이게 됐다”며 “세계 최초의 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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