포스코 광양제철소의 기가스틸 전용 자동차용 아연도금강판 생산라인. ⓒphoto 이경호 영상미디어 차장
포스코 광양제철소의 기가스틸 전용 자동차용 아연도금강판 생산라인. ⓒphoto 이경호 영상미디어 차장

지난 10월 17일, 전남 광양의 포스코 광양제철소. 자동차용 아연도금강판(CGL)을 생산하는 7CGL공장에 들어서자 고막을 찌르는 소음과 함께 육중한 롤러 사이에서 종잇장처럼 얇은 강판들이 쉴 새 없이 쏟아져나왔다. 섭씨 450도에 달한다는 아연통 속을 통과한 강판은 어느새 윤택이 매끈매끈 감도는 자동차용 강판이 되어 다시 태어났다. 지난 4월 준공한 이 아연도금강판공장은 국가보안시설인 포스코 광양제철소에서도 가장 보안이 까다롭기로 유명하다.

그 까닭은 이곳에서 ‘기가스틸’로 불리는 최첨단 자동차 강판을 생산하기 때문이다. 기가스틸은 1㎟당 100㎏ 하중을 견딜 수 있는 차세대 강판이다. 양옆에서 잡아당겨 찢어지는 인장강도(引張强度)가 약 ‘1기가파스칼(1000메가파스칼)’ 이상이어서 ‘기가스틸’로 불린다. 더 쉽게 말하면 10원짜리 동전 크기로 10t의 하중을 견뎌내는 괴력(怪力)의 철이다. 1t가량의 준중형차 1500대를 가로 10㎝, 세로 15㎝의 손바닥만 한 기가스틸에서 올려놓아도 거뜬히 견뎌낼 수 있다. 기원전 300년 한반도에서 청동기시대가 끝나고 철기(鐵器)시대가 개막된 이래 소재혁명의 새로운 역사를 쓰고 있다고 해도 과언이 아니다.

광양제철소는 포스코의 연간 조강 생산량 3750만t 가운데 2100만t을 담당하는 최대 주력 공장이다. 단일 제철소로 세계 최대다. 광양제철소 내의 이 공장은 포스코의 전 세계 사업장 가운데 기가스틸만을 다루는 유일한 전용 도금생산라인이다. 거대한 공장 규모에 비해 작업자는 거의 보이지 않았지만 이곳 공장은 24시간 365일 쉴 새 없이 기가스틸을 쏟아낸다.

고부가가치 강판인 만큼 가공도 까다롭다. 생산라인에 입고된 거무튀튀한 철판의 표면을 깨끗이 닦아낸 뒤 내식성을 증가시키기 위해 아연으로 도금한다. 이후 가공하기 쉽게 후(後)처리 과정을 거쳐 완성차 업체들이 보유한 프레스 사이즈에 맞춰 두루마리 형태의 자동차 강판 코일로 태어난다.

공장 내부에 있는 표면검사실에서는 기가스틸의 혹시 모를 작은 결함을 솎아내느라 여념이 없었다. 1단계로 카메라가 강판을 샅샅이 훑으면서 흠집을 찾아냈다. 이후 칼갈이에 쓰는 숫돌과 흡사한 지석(砥石)으로 강판 표면을 문질러 흠집을 찾는 지석검사 등 4단계에 걸친 엄격한 검사과정이 이어졌다.

검사실에는 각 완성차 업체에서 사용한다는 지석이 종류별로 구비돼 있었다. 검사실에서 만난 공장 관계자는 “이 과정을 통해 고객사의 불만을 대폭 줄일 수 있다”고 했다. 표면검사실 한편에는 불합격품으로 분류된 샘플들이 놓여 있었다. 깨알보다 작은 흠집이나 육안으로 식별하기 어려운 얼룩이 조금이라도 묻어 있는 강판조차 불합격품으로 분류돼 있었다. 그만큼 품질검사가 까다롭다는 방증이었다.

포스코 광양제철소의 이규영 수석연구원에 따르면, 양쪽 끝에서 잡아당겨 찢어지는 인장강도 300메가파스칼급 이하의 강철은 ‘일반강(鋼)’, 300~700메가파스칼 사이는 ‘고강도강’, 700메가파스칼 이상은 ‘초(超)고강도강’으로 분류한다. 포스코 관계자는 “내부적으로는 780메가파스칼 이상은 초고강도강, 980메가파스칼 이상을 기가스틸로 분류한다”고 했다. 지금은 전 세계 철강사들의 기술경쟁이 격화되면서 대개 1000메가파스칼(1기가파스칼)급 이상을 ‘기가스틸’로 통칭한다. 과거 높이 200m 이상을 일률적으로 초고층으로 정의하던 것에서 요즘은 400m 이상으로 기준이 강화된 것과 유사하다.

권오준 회장, 기가스틸 시대 선언

포스코는 2010년 세계 최초로 강도와 가공성을 향상시킨 ‘기가급 스틸(TWIP강)’을 생산한 후 매년 기술력을 꾸준히 끌어올렸다. 결국 지난해 8월에는 포스코그룹 권오준 회장이 태국 아연도금강판 생산라인 준공식에서 ‘기가스틸’ 시대의 개막을 공식 선언하기에 이르렀다. 기자가 광양제철소를 찾은 날, 벨기에 브뤼셀에서 열린 세계철강협회 총회에서 부회장으로 선출된 권오준 회장은 당시 “초고강도강 기가스틸로 세계 철강업계는 물론이고 미래 자동차시장을 선도해 나가겠다”는 포부를 밝혔었다. 그 일환으로 지난 4월에는 광양제철소 내에 세계 최초로 1.5기가파스칼급의 기가스틸을 전용 생산하는 연산 50만t 규모의 아연도금강판공장(7CGL)을 준공하면서 본격 양산 체제를 갖췄다. 일본 경쟁사가 내놓은 1.2기가파스칼급보다 한 단계 윗급이다.

사실 지난 4월, 광양제철소 내에 기가스틸 전용 라인을 갖추기 전까지는 기존 생산설비를 이용해 기가스틸을 생산해야 했다. 하지만 기존 강판에 비해 강도가 높고 취급이 까다로운 기가스틸을 기존 공장에서 생산하는 것은 여간 힘든 일이 아니었다. 광양제철소 도금부의 한 관계자는 “강판이 딱딱하면 도금과 색깔이 잘 먹히지 않는다”며 “강도가 센 강판을 가공하는 과정에서 설비가 통째로 뽑힐 위험마저 있다”고 했다. 포스코가 광양제철소 내에 기가스틸만 전담 생산하는 아연도금강판 생산라인을 구축한 것도 이런 이유 때문이다.

기가스틸이 탄생한 것은 갈수록 강화되는 자동차 연비규제와 안전규제를 정면 돌파하려는 배경이 있다. 각국 규제기관이 요구하는 강화된 자동차 연비를 충족시키려면 자동차의 무게를 줄여 연비를 높이는 것이 불가피하다.

물론 철에 비해 비중이 3분의 1에 불과한 알루미늄이나, 항공기 소재로 쓰이는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 사용하면 차체를 경량화할 수 있다. 실제로 알루미늄은 1930년대부터 경주용 차에 쓰이면서 적용 범위를 넓혀왔다. 탄소섬유강화플라스틱도 1970년대부터 포뮬러1에 등장하기 시작했다. 2000년대 초반 차체중량만 280~300㎏에 달하던 중형차들은 알루미늄 등 대체소재 적용이 확산되면서 중량이 220㎏까지 줄었다. 심지어 독일 폭스바겐그룹의 고급차인 아우디는 2000년대 초 알루미늄으로 제작한 A2와 A8을 선보였고, BMW는 ‘7시리즈’ 같은 최고급 대형세단에 탄소복합소재를 확대적용하고 있다.

하지만 가벼운 몸집을 앞세워 산업혁명 이래 ‘산업의 쌀’로 군림해온 철의 영역을 야금야금 침범해온 이들 신소재는 치명적 약점이 있었다. 알루미늄은 철에 비해 생산성이 낮고 가격이 비쌌다. 일례로 외장재로 쓰이는 알루미늄은 철에 비해 소재가격과 가공비에서 각각 4.9배와 2.6배가량 비싸다. 최종 부품의 가격상승이 불가피해 가격경쟁력 면에서 취약했다. 재활용이 어려운 알루미늄에 비해 철은 가공하기가 쉽다. 알루미늄은 철과 달리 용접이 어려워 특수나사(리벳)나 기계적인 결합(물림)으로 조립해야 한다. 알루미늄을 적용한 고급 수입차 수리 시 막대한 수리비가 청구되는 것은 이 때문이다.

기존 철을 개량한 기가스틸은 철과 알루미늄의 한계를 동시에 극복할 수 있었다. 기존 차체 대비 약 26.4%의 경량화를 실현할 수 있어 차량 연비를 획기적으로 끌어올릴 수 있다. 실제 포스코는 기가스틸을 사용해 차체중량을 최대 207㎏까지 낮추는 데 성공했다. 10원짜리 동전크기로 10t을 견딜 수 있는 강도를 가진 만큼 차량안전성도 획기적으로 끌어올릴 수 있다. 실제 자동차 안전기준은 갈수록 극한환경 속에서 각종 사고를 테스트하는 방향으로 강화되고 있다.

환경 측면에서 이산화탄소 배출도 철이 알루미늄에 비해 적었다. 사실 알루미늄은 친환경소재로 알려져 있는 것과 달리 제조 시 탄소배출이 높다. 전체 사이클을 고려하면 이산화탄소(CO2) 배출량은 철이 알루미늄에 비해서 훨씬 적다. 1㎏의 소재를 생산할 때 탄소배출량은 철은 2.0~2.5㎏이지만 알루미늄은 11~12.6㎏으로 5배 넘게 차이가 난다. 주행 중 이산화탄소 배출이 없는 전기차 시대가 열리면 철의 친환경성은 더 부각될 것으로 보인다. 포스코의 한 관계자는 “알루미늄으로 방향을 돌렸던 유럽의 고급차 브랜드들도 기가스틸로 회귀하는 추세”라고 했다.

기가스틸로 만든 자동차용 아연도금강판. ⓒphoto 이경호 영상미디어 차장
기가스틸로 만든 자동차용 아연도금강판. ⓒphoto 이경호 영상미디어 차장

세계 1위 자동차 강판 제조사

포스코가 기가스틸을 앞세워 고부가가치 자동차 강판에 전사적 역량을 집중하는 것은 국내외 완성차 시장의 변화와도 연관이 깊다. 포스코는 1973년 현대차, 기아차, 대우차(현 한국GM) 등 국내 완성차 업체에 열연코일 판매를 시작으로 자동차 강판시장에 뛰어들었다. 사실 전 세계 주요 제철소들은 해당 기업이 속한 국가의 완성차 업체와 긴밀한 협력관계를 갖추기 마련이다. 아르셀로미탈이 유럽계 자동차, 신일철이 일본계 자동차와 협력관계를 갖고 있는 식이다. 포스코 역시 현대기아차라는 안정적인 자동차 강판 판로를 갖고 있었기에 체급을 급속히 키울 수 있었다.

하지만 포스코는 오랜 협력파트너였던 현대차그룹이 2004년 충남 당진의 한보철강(현 현대제철 당진제철소)을 인수한 뒤, 2010년 고로를 갖춘 일관제철소를 준공하면서 상황이 복잡해졌다. 포스코에 사실상 자동차용 강판을 전량 의존했던 현대기아차가 포스코의 비중을 줄이기 시작한 것이다. 자연히 포스코에는 비상이 걸렸다. 과거의 영업관행에서 탈피해 전 세계 완성차 업체를 상대로 시장을 개척해야 했다.

결과적으로 영업환경 변화는 포스코의 제품경쟁력을 강화하고 진정한 글로벌기업으로 발돋움하는 전화위복이 됐다는 평가다. 연간 30만t가량 생산하는 기가스틸 역시 60~70%가량이 해외로 수출된다. 전 세계 주요 15개 완성차 업체에 자동차용 강판을 공급하는 철강사는 포스코가 거의 유일하다. 심지어 지금은 자동차 설계, 제조 단계에서부터 완성차 업체들과 협업을 통해 자동차 경량화 기술을 제공하고 있다.

최근에는 완성차 업체들도 자동차 제조과정에 기가스틸을 사용했다는 사실을 적극 홍보 중이다. 포스코에서 자동차용 강판을 납품받는 쌍용차는 지난 8월, 세계 최초로 1.5기가파스칼급 기가스틸을 적용해 프리미엄급 대형 SUV ‘G4렉스턴’을 출시했다. 차체 프레임에 기가스틸이 대폭 적용됐는데, 이를 통해 무게상승을 최대한 억제하면서도 충돌 시 안전성을 대폭 강화했다는 평가다. 충돌테스트에서 최고 등급인 별 다섯 개를 획득했을 뿐만 아니라, 차체 소음과 진동을 잡는 데도 개선이 있었다고 한다. 쌍용차 심재홍 책임연구원은 “기존의 초고장력 강판은 성형성이 걸림돌이었는데 포스코의 협력으로 문제를 극복할 수 있었다”고 말했다.

르노삼성차의 중형세단 SM6 역시 동급 차종 가운데 기가스틸을 가장 많이 적용한 차로 꼽힌다. 입소문 덕분인지 SM6는 지난해 3월, 출시 직후 중형차 시장의 독보적 1위인 현대차 쏘나타의 아성을 위협할 정도로 시장 반응이 뜨거웠다. 한국GM의 준중형 ‘크루즈’와 중형 ‘말리부’에도 기가스틸이 적용된다.

기가스틸을 앞세운 포스코는 ‘세계 1위 자동차 강판 제조사’란 목표에 한발 더 가까이 다가섰다는 평가다. 1992년 자동차 강판 전문 제철소인 광양제철소 준공 이후 미국·일본 자동차 회사와 장기공급 계약을 맺으며 두각을 나타냈다. 지난해 기준 포스코의 자동차 강판 판매량은 약 800만t. 포스코 전체 철강판매량의 약 25%다. 조강생산량이 앞서는 아르셀로미탈이나 신일철의 자동차 강판 공급 비중(약 10~15%)보다 월등히 높다. 포스코 측은 올해는 약 900만t, 오는 2018년에는 약 1000만t의 자동차 강판 판매를 예상하고 있다. 전 세계 자동차 강판 공급량의 약 10%에 달하는 수치다. 전 세계 800여개 철강사 중 자동차 강판 생산이 가능한 20개 주요 철강사 가운데 가장 높은 수준이다.

취재를 마치고 광양제철소를 나서는 문 위에 ‘자원은 유한(有限), 창의는 무한(無限)’이란 글귀가 새겨져 있었다. 포스코 창업주 고(故) 박태준 회장이 남겼다는 말로, 포항제철소에도 붙어 있는 글귀다. ‘철강왕’ 박태준의 제철보국(製鐵報國) 꿈은 광양만(灣)에서 기가스틸과 함께 영글어가고 있었다.

인터뷰| 김교성 기가스틸 상용화추진반장

“철기시대 이후 큰 의미 있는 사건”

“기가스틸 개발은 철기시대 이후 큰 의미가 있는 사건입니다.”

 ⓒphoto 이경호 영상미디어 차장
ⓒphoto 이경호 영상미디어 차장

지난 10월 17일, 포스코 광양제철소 내 자동차강판기술센터에서 만난 김교성 기가스틸 상용화추진반장(전무)은 이런 말로 기가스틸에 대한 자부심을 드러냈다. 김교성 추진반장은 지난 2월 권오준 포스코 회장의 지시로 결성된 ‘기가스틸 상용화추진반’을 진두지휘하고 있다. 기술연구소, 제철소 현장, 서울사무소 등 관계 부서의 역량을 한데 모아 기가스틸 시대를 앞당기는 것이 그의 임무다. 이에 기술개발이 이뤄지는 광양제철소와 이용기술을 개발하는 인천 송도연구소를 매주 오가며 기가스틸 상용화에 박차를 가하고 있다. 서울대 재료공학과를 졸업하고 초대 박태준 회장 때인 1985년 포스코에 평사원으로 입사한 그는 입사 이래 가장 바쁜 나날을 보내는 중이다.

포스코가 기가스틸 개발에 착수한 것은 2000년대 초반으로 거슬러 올라간다. 김 추진반장은 “금속조직을 변화시켜 강도가 강한 강판을 만들려는 아이디어는 기존에도 있었다”고 말했다. 사실 단순히 철의 강도를 높이는 작업은 비교적 쉬웠다. 문제는 강도를 끌어올림과 동시에 가공이 쉽도록 성형성(成形性)을 끌어올리는 일이었다. 강하면서도 부드러운 역설적인 조건을 충족시켜야 했다. 시제품을 만든 후 일정 기준 이상으로 생산성을 끌어올리기도 쉽지 않았다. 표면불량을 잡아내 완성차 업체의 까다로운 요구를 충족시키는 일도 만만치 않았다. 이런 과정을 거쳐 기가스틸이 상용화된 것은 2010년 즈음이다.

그는 “기존설비를 가지고 상용화하는 데 어려움이 많았다”고 했다. 그 이후로도 표면불량을 줄이고 생산성을 끌어올리는 길고 지난한 과정이 필요했다. 2016년 권오준 회장이 ‘기가스틸 시대’의 개막을 선포할 수 있었던 데는 이런 ‘축적의 시간’이 있었다. 포스코 기술연구소장과 기술총괄사장(CTO)을 지낸 권오준 포스코그룹 회장 역시 기가스틸에 각별한 관심을 기울였다. 김 추진반장은 “초고장력 강판, 기가급 강재로 불리던 강판에 ‘기가스틸’이란 이름을 붙인 사람이 권오준 회장”이라고 했다. 부르기 쉽고 잘 기억되는 이름을 붙이면서 기가스틸은 새 생명력을 얻었다. 그는 “기가스틸로 이름을 붙이니까 고객들과의 커뮤니케이션도 한층 편해졌다”고 했다.

포스코는 연간 30만t가량의 기가스틸을 광양에서 전량 생산해 자동차 강판으로 공급한다. 그는 “품질관리가 까다로워 아직 해외생산 계획은 없다”고 했다. 세계 15개 주요 완성차 업체를 비롯 거의 모든 자동차 업체가 일정 물량을 받아간다. 해외로 나가는 물량이 전체 생산량의 절반 정도다. 그는 “세계적으로는 GM이 최대 고객사”라고 했다. 기존 제품에 비해 어림잡아 10% 이상 높은 가격이 책정됐지만, 완성차 업체로서는 경량화를 통해 연비를 올리고 이산화탄소 규제를 피해갈 수 있기 때문에 기꺼이 비용을 지불할 의사가 있다고 한다. 김교성 추진반장은 “연비 규제와 이산화탄소 규제는 자동차 업체의 사활이 걸린 심각한 문제”라며 “경량화 부품설계를 포스코에 먼저 요청하는 자동차 업체들도 있다”고 했다.

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이동훈 기자
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