○ 일본의 한 언론은 최근 JFE스틸의 후판 사업부가 신에너지·인프라 분야를 중심으로 성장 전략을 짜고 있다고 보도('23.11.23.)
- 신에너지 부문에서 동사는 암모니아, CCS, CCUS, 수소 관련 설비에 특화된 기능성 강재 개발에 집중하고 있음
- 건축·교량 등 인프라 부문에서는, 내구성이 뛰어난 AFD강 후판을 개발하는 한편 내구성 증진, 비용·노동력 절감에 특화된 용접법인 ‘FLExB® 용접’을 병용함
- 해상 풍력발전 부문에서는 풍력발전기 하부 구조물에 쓰이는 대단중 후판의 판로를 넓히고 있음. 계열사인 JFE 엔지니어링과 제휴해 내수, 아시아 시장, 급성장 중인 유럽·북미 시장을 동시 겨냥함
[신에너지 산업]
○ 동사는 액화 암모니아 탱크용 후판을 개발하기 위한 시험 설비를 서일본제철소 쿠라시키 지구 스틸 연구소에 도입, 올해 10월 말부터 운용을 개시함
- 전 세계적으로 그린 수소 생산·액화·운송과 관련해 암모니아 수요가 늘어나는 추세임. 이에 액화 암모니아 운송용 탱크가 점차 대형화되고 있으며, 탱크용 후판도 두꺼워지고, 응력 부식 발생 우려가 커지고 있음
• 기존에는 액화 암모니아 탱크용 후판 성능 시험을 외부에 맡겼음. 그러나 대형 암모니아 탱크 수요 증가가 예상됨에 따라 자체 성능 시험 설비를 구축
• 신규 설비는 응력 부식 균열(SCC)* 발생 위험도를 평가하는 설비임. 동사는 유독 가연성 가스가 발생하는 액화 암모니아의 특성을 고려해, 고압 가스 보안법에 맞는 전용 연구동을 신규 구축함
* 응력 부식 균열(Stress Corrosion Cracking)：재료에 부식 및 인장 응력(스트레스)이 동시에 발생하면서 금속 재료에 균열이 일어나는 현상
* 사진. JFE스틸의 액화 암모니아 후판 개발용 시험 설비
○ 또한, 올가을부터 동일본제철소 치바 지구의 스틸 연구소에서 수소 운송용 강관 개발을 개시함. 투자액은 연 2500만 엔(약 2억 3300만 원) 규모임
- 수소는 강재 속 탄소와 반응해 메탄을 생성하는 침식 반응, 강재의 연성과 인성*을 저하시켜 파괴되기 쉽게 만드는 취성 반응을 일으킴. 이는 수소 운송용 강관 개발이 어려운 이유임.
* 연성·인성: 연성은 길게 늘어나는 정도, 인성은 굽힘이나 비틀림에 저항하는 정도를 말한다.
- 올해 6월 동사는 美 정유사 ExxonMobil, 佛 TotalEnergies와 연계, 고압 수소 파이프라인용 강관을 개발해 빠르면 1~2년 내로 상용화하겠다고 발표
• 동 기술 개발 프로그램은 日 해양 석유·천연가스 재단과 Chevron(美), Shell(英), Equinor 등 글로벌 오일 메이저가 운영하는 DeepStar 재단의 연계 사업의 일환으로, 양 재단으로부터 최대 U$1000만의 자금 지원을 받을 전망임
- 동사는 자사 고내구성 전기 저항 용접(전봉) 강관 ‘Mighty Seam’을 활용해 고압 수소 운송용 파이프라인을 설계 중이며, 관련된 글로벌 안전 기준이나 품질, 재료 특성의 평가 방법 또한 사전 정립하고자 함
• 신규 개발할 수소 파이프라인은 최대 20MPa의 압력까지 견디도록 하는 것이 목표로, 이는 대기압의 200배에 달하는 압력임. 개발 성공 시 세계 최초가 될 예정임
- 현재 직경 약 41cm, 두께 약 2cm의 전봉 강관 샘플을 수소가 충전된 실험 장치에 투입해 내구도 시험을 실시하며 재료 강도 데이터를 수집 중임
[건축/인프라]
○ 동사는 신규 개발한 AFD강과 특수 용접법을 병용해 강재의 피로 파괴 저항성을 높임으로써, 각종 건축용 부재의 수명을 3-4배가량 늘리고자 함
- 동사는 올해 3월 동일본제철소 게이힌 지구의 후판 공장에서, 고도의 냉각 제어 기능을 갖춘 담금질 설비 Super-RQ를 이용하여 피로 파괴* 저항성이 높은 ‘AFD강’을 신규 개발함
* 피로 파괴: 재료에 반복적으로 하중이나 변형이 가해졌을 때 강도가 저하되거나 파손되는 현상. 작은 충격이 반복되다 피로 파괴가 유발될 수 있다.
• 일반강과 동일한 물성을 가지면서도, 피로 균열 경로를 미세하게 분산시켜 균열 전파 속도를 1/2로 낮춘 최소 두께 9mm 강판임
• 동사 측은 해당 강재로 만든 교량 부재 등의 수명은 일반강 대비 2배 이상이며, 이는 부재 교체 주기를 늘려 탄소 배출 저감 등 환경 개선에도 기여한다고 설명
* 사진. 일반 강재와 동사 AFD강의 성능 비교
- 또한, 올해 7월 교량 등 구조물의 내구성을 높이는 용접법인 ‘FLExB®’를 신규 개발, 일본 국토교통성의 신기술 정보 제공 시스템(NETIS)에 등록했다고 발표
- 신기술은 접합 부재의 일종인 거싯 플레이트(보강용 강판)의 짧은 면을 먼저 용접하고, 짧은 면의 용접부가 사이에 끼도록 긴 면을 용접하는 한편, 용접 비드를 늘려 피로 파괴 저항성을 높이는 방법임
• 해당 방식은 용접부 피로 파괴 기점에 가해지는 응력을 줄여, 균열 발생을 늦추고 이미 생긴 균열의 확산을 방지하는 효과가 있음
- 신기술 도입으로 기존 공법보다 작업이 단순해질 뿐만 아니라, 시공 후 별도로 실시하던 표면 처리 등을 생략할 수 있어 시공 능률 향상에도 기여
* 사진. ‘FLExB® 용접’의 시공 구조
[해상 풍력]
○ 동사는 대단중(大單重) 후판 부문에서 日 내수 시장 점유율 50% 이상, 연 8만~10만 톤 공급을 목표로 하고 있음. 이에 올해부터 자사 강재의 국내외 수주를 개시하는 한편, 내년부터 계열사와의 협업을 통한 관련 설비 양산을 계획함
- ’21년 증설한 서일본 제철소 쿠라시키 지구의 제7 연속 주조기로 올해부터 해상 풍력발전 설비에 특화된 대단중 후판 ‘J-TerraPlate’의 양산을 시작함. 해당 강재는 올해 8월 대만의 해상 풍력발전 단지에서 하부 구조물인 모노파일* 제작에 채용됨.
* 모노파일(monopile): 특대형 후판을 용접해 만든 원통형 구조물. 해저 지반에 설치해 착상식 해상 풍력 터빈을 고정하는 데 씀
• 동사는 대단중후판을 비롯한 각종 강판·강관 생산라인을 쿠라시키 지구에 집중하고자 함. '22년에는 약 130억 엔을 투자하여 후판 공장에 가열로 1기를 증설하고, 강재 운반 설비를 증강한 바 있음
- 향후 철강, 엔지니어링, 상사, 조선 등 JFE그룹 소속 4개 계열사가 협업하여, 해상풍력 부문의 설비 제작부터 조업, 구조물의 유지보수·정비 등을 일괄 담당하는 시스템을 구축하고자 함
• JFE엔지니어링은 400억 엔을 투자해 '22.6월 일본 최초의 모노파일 생산 공장을 건설함. 내년 4월부터 ‘J-TerraPlate’를 이용한 모노파일을 자체 양산할 예정.
• JFE상사는 해상 풍력 발전설비용 강재 및 가공품의 공급망을 관리할 예정
• 지분법 적용 조선사인 재팬 마린 유나이티드는 부유식 발전 설비 제작과 작업선 건조를 담당
* 사진. ('23.11월 기준) JFE엔지니어링의 모노파일 생산공장 부지