소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

금속재료연구본부

금속재료연구본부

실장 박성준

연구실 소개

철강재료연구실은 국가주력 산업의 중추적 역할을 담당하고 있는 철강소재의 고도화와 경쟁력 강화를 위한 원천기술 개발을 목표로, 합금설계 기술, 제조공정 기술 및 다차원 정밀분석기술의 유기적인 조합을 통해 고기능/고부가가치 신개념 철강재료 개발에 주력하고 있다.

055-280-3431

주요 실적

해양플랜트용 고내식 leanized 스테인리스강 관련 논문 게재 9편, 국내 특허 출원 2건
고비강도 경량철강재 관련 논문 게재 5건, 국내 특허 출원 3건
핵융합로 구조용 저방사화 철강재 관련 논문 게재 4건, 국내 특허 출원 1건
에너지 플랜트용 오스테나이트계 내열강 관련 논문 게재 2건, 국내 특허 출원 1건

주요 연구분야

FeCrNi계 상용 스테인리스강 대체용 경제형-고기능 스테인리스강 개발
국방용 고비강도 경량철강 개발
차세대 에너지플랜트용 고성능 오스테나이트계 내열강 개발
초고강도 강판 성형용 고성능 장수명 냉간금형강 개발
핵융합로 구조용 저방사화 철강재 개발
건축구조용 내화내진 철강재 개발

향후 연구계획

  • 발전부품용 고강도/고인성 경량철강 제조 기술 개발
  • 고강도 소재 정밀 성형용 금형강 신합금 및 제조 기술 개발
  • 경제형-고기능 스테인리스강 개발 : 조직-조성계 확장, 실용화 요소기술 연구
  • 미래 에너지플랜트용 내열강 신합금 및 활용 기술 개발

연구개발 추진실적

국방용 고비강도 경량철강 개발

[과제 소개]

  • 기동무기체계의 기동성 및 작전수행 능력 향상을 위하여 일반 철강소재 대비 15% 이상 가벼우면서도 1100 MPa 이상의 높은 인장강도를 갖는 고비강도 경량철강의 제조 기술 개발을 목표로 함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 경량화율 15% 이상, 인장강도 1100 MPa 이상의 경량철강 합금 및 제조공정 개발
  • 기존 장갑재(RHA) 대비 방탄질량효율 20% 향상

핵융합로 구조용 저방사화 철강재 개발

[과제 소개]

  • 미래 핵융합 발전소 건설을 위해 강도와 인성, 크리프, 피로 특성 등의 기계적 특성이 우수하고, 중성자 조사 및 부피 팽윤 저항성이 우수한 고유한 합금성분계의 저방사 특성의 구조용 철강재 개발을 목표로 함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • Ti 첨가형 고유 성분계의 저방사화 철강소재 개발
  • 기존 저방사 철강소재 대비 우수한 강도와 충격 인성의 조합

에너지플랜트용 고성능 오스테나이트계 내열강 개발

[과제 소개]

  • 650℃ 이상의 고온에서 크리프 및 산화 저항성이 우수한 오스테나이트계 내열강의 합금 조성과 제조 공정 최적 설계를 통해 차세대 고효율 에너지플랜트용 신합금 확보를 목표로 함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 인공 신경망 학습을 통한 크립 특성 모델링 및 예측
  • Mn 함량 최적화를 통한 TP304H 기반 합금의 산화 저항성 극대화
  • 세계 최고 수준의 alumina-forming 합금(AFA) 고유 합금계 확보: 기존 대비 크리프 수명 62% 증가, 산화 저항성 15% 향상

연구개발 성공사례

해양플랜트용 고내식 leanized 스테인리스강 개발

[과제 정보]

  • 연구책임자: 이태호 박사
  • 전화: 055)250-3434
  • E-mail: 이메일 확인
  • 연구기간/비용: 2016.07.01.-2021.06.30. / 10,458,200 천원
  • 참여기관: ㈜대창솔루션(주관기관), 재료연구소, ㈜한특이피, 조선선재온산주식회사, 한양대학교, 클래드코리아, 주식회사태광

[기술의 핵심]

  • 상용강 대비 경제적이면서도 기계적 특성 및 내식성이 우수한 스테인리스강 신합금을 개발하고, 개발된 고유조성 강재의 제조 및 부품화 기술 확립. 신강종을 해양플랜트 산업 및 스테인리스강 산업 전반으로 적용처를 확대함.

[기술 개발 내용 및 특징]

  • 저부식, 고부식, 초부식 환경별 적용가능한 경제형-고내식 스테인리스강 개발.
  • 고가원소(Ni, Mo) 사용량을 최소화하면서도 내공식성 향상에 유효한 합금원소의 적절한 조합 및 미세조직 제어를 통해, 상용 스테인리스강 대비 고가원소 단위 중량당 내공식수준 (CPT/[Ni+Mo]) 5.5 oC/wt% 이상을 달성하였고 인장강도×연신율 35,000 MPa % 이상을 확보. 고유 조성계 최적화된 제조기술 확보.
(좌)개발강의 내식성 및 경제성(원소재비용) 수준 및 상용강과의 비교. (우) 시험재, 대형재 제조공정 및 적용부품의 예

[상용화 실적 및 산재권/논문실적]

  • 스테인리스강 물성예측 Software 등록 5건 (C-2017-011667 외 4건)
  • 국내특허 출원: 2건 (10-2017-0157580 외 1건)
  • 국내외 논문 게재: 9건 (Scientific Report 외 SCI/E 급 8건)
  • 국내외 학술회의 발표: 14건 (국제 3건 포함)

[기술효과 및 활용분야]

  • 저/고/초부식 환경용 스테인리스강의 고유조성계 확보 ⇒ 국외소재 의존도 저감 및 국내업체의 부가가치율 상승 효과.
  • On/off-shore 플랜트 등 고/초부식환경 플랜트용 부품(valve, pipe, flange 등) 및 상용 스테인리스강 대체재로 적용.