‘무수 암모니아 SCC 통합평가 플랫폼 공동개발’ 착수
소재 공급부터 안전성 평가, 선급 인증과 표준화까지
산학연 연계 ‘국산 고강도 강재 선박 적용기반 마련’ 목표

‘항복강도 440MPa(메가파스칼) 이상 강재의 무수 암모니아 선박적용을 위한 재료 건전성 평가기술개발 과제 착수회의’에서 연구개발 추진계획을 발표하는 모습. 재료연구원 제공

차세대 친환경 선박인 암모니아 추진선에 고강도 철강재를 안전하게 사용할 수 있는지 검증하는 연구 작업이 산학연 공동으로 본격화됐다.

한국재료연구원(KIMS) 극한재료연구소 장영준 박사 연구팀은 국내 최초로 ‘무수 암모니아(수분이 포함되지 않은 순수한 암모니아) 응력부식균열(SCC) 통합평가 플랫폼’ 개발에 착수했다고 5일 밝혔다.

이번 연구는 암모니아 운반선에 적용하는 철강재 강도를 제한하는 국제 규제에 대응해 국산 고강도 강재의 안전성을 국내 기술로 입증하고, 이를 실제 선박에 적용할 수 있도록 국가 차원의 평가 체계를 구축하는 것이 핵심 목표이다.

이번 연구에는 재료연구원을 비롯해 포스코, 삼성중공업, 한화오션, 국립한국해양대학교, 국립창원대학교, 부산대학교, 조선대학교가 참여한다. 소재 공급부터 시험·평가, 해석, 선박 설계, 선급 인증 및 표준화까지 전 주기를 연계하는 산학연 협력체계가 구축된 것이다.

암모니아는 연소 과정에서 이산화탄소를 직접 배출하지 않아 차세대 친환경 선박 연료로 주목받고 있다. 하지만 암모니아 환경에서는 강재에 미세한 균열이 발생해 점차 확산하는 ‘응력부식균열(SCC)’ 위험이 있다. 이에 암모니아 저장탱크의 안전성 검증이 상용화의 핵심 과제로 꼽힌다.

현행 국제가스운반선규정(IGC Code)의 실제 항복강도 440MPa(메가파스칼) 제한과 기존 강재 대비 TMCP 강재의 미세조직 및 성능 차이를 나타낸 개념도. 재료연구원 제공

현행 국제가스운반선규정(IGC Code)은 무수 암모니아와 접촉하는 강재의 항복강도(금속이 원래 형태를 유지하다가 영구적으로 변형되기 시작하는 기준이 되는 강도)를 ‘440MPa(메가파스칼) 이하’로 제한하고 있다. 그러나 이 기준은 제어압연·가속냉각 공정 등 최신 제조 기술로 강도와 용접성을 높인 TMCP 강재의 특성을 충분히 반영하지 못한다는 지적이다.

고강도 강재는 암모니아 탱크를 얇고 가볍게 만들어 연료 소비와 제작비용 절감 및 적재효율을 높일 수 있다. 하지만, 국내에는 440MPa를 넘는 강재의 안전성을 입증할 평가기술과 데이터가 부족해 실제 적용을 위한 독자적인 평가 체계 확보가 필요하다.

이에 연구팀은 실제 암모니아 선박의 운용환경을 실험실에 구현하고, 고강도 TMCP 강재와 용접부에 균열이 언제, 어떤 조건에서 발생하는지를 종합적으로 평가하는 국내 최초의 통합 플랫폼 개발에 나섰다. 연구팀은 이를 통해 국산 고강도 강재가 암모니아 환경에서도 안전하게 사용될 수 있는지 과학적으로 입증하고, 향후 국제 규제 개선과 선급 승인에 활용할 수 있는 핵심 근거를 확보할 방침이다.

이번 연구는 국산 고강도 철강재의 안전성을 국내 기술과 데이터로 직접 입증해, 국내 조선·철강업계가 암모니아 추진선 관련 국제 규제 변화에 선제적으로 대응할 수 있는 기반을 마련한다는 점에서 의미가 있다. 앞으로 개발되는 통합평가 플랫폼은 암모니아 추진선의 실증과 선급 승인, 한국산업표준(KS) 제정, 국제규정 개정 대응 및 국산 고강도 철강재 적용 확대를 위한 핵심 기술 인프라로 활용될 것으로 기대된다.

연구책임자인 KIMS 장영준 책임연구원은 “암모니아 저장탱크 규제 완화를 위해서는 더 강한 철강재를 개발하는 것 뿐만 아니라, 해당 강재가 실제 무수 암모니아 환경에서도 안전하게 사용될 수 있음을 객관적으로 입증하는 평가기술이 필요하다”고 강조했다.

송현수 기자 songh@busan.com