세아창원특수강 제강 공장의 1600도 60톤 전기로에서 고철 용해 작업이 진행되는 모습. /사진=세아창원특수강

"특수강을 제일 잘 만드는 회사는 세아창원특수강입니다"

지난 20일 세아창원특수강 창원공장에서 만난 신정호 메탈연구센터 센터장의 목소리에는 자신감이 묻어났다. 이날 2시간가량 생산 라인을 둘러보며 그의 말이 과장이 아님을 확인할 수 있었다. 고온의 용강이 만들어지는 제강 공정부터 최종 제품이 완성되는 압연 단계까지, 모든 과정에는 '고품질'을 향한 집념이 깃들어 있었다.


가장 먼저 찾은 제3제강 공장에서는 섭씨 1600도의 전기로에서 60톤 규모의 고철 용해 작업이 한창이었다. 귀를 울리는 굉음과 함께 전기로에서 뿜어져 나오는 빛과 열기로 눈을 제대로 뜰 수 없을 정도였다.

이곳에서 생산된 용강은 다양한 합금철을 투입해 정해진 성분 비율을 맞추고 불순물을 제거하는 '래들로'로 옮겨진다. 이후 용강 내 수소·질소 등 유해가스를 진공 상태에서 제거해 청정도를 높이는 '진공정련로'와 '수직 연주기'를 지나게 된다.
세아창원특수강이 국내에서 유일하게 보유하고 있는 수직연주기로 빌렛을 생산하는 모습. /사진=세아창원특수강

세아창원특수강은 국내에서 유일하게 '수직 연주기'를 보유하고 있다. 용강이 완만한 사선으로 이동하는 일반적인 방식과 달리 높이 43m의 수직 구조를 적용해 용강이 중력 방향으로 곧게 응고된다. 변형과 결함이 거의 발생하지 않아, 고품질의 제품 생산이 가능하다.

김인용 3제강 팀장은 "다른 연주기는 휘어진 구조로 용강 표면에 크랙(균열)이 발생할 수 있지만, 수직 연주기는 그런 문제가 없다"며 "덕분에 크랙에 민감한 제품의 공정도 가능하다"고 설명했다.


다음으로 이동한 특수제강 공장에서는 불순물을 극한까지 제거하는 작업이 진행된다. 이곳의 진공유도용해로(VIM) 는 일반 전기로와 달리 고도의 진공 상태에서 용강을 생산한다. 공기 중 불순물과 가스 혼입을 최소화해 금속의 청정도를 극대화할 수 있으며, 이를 통해 생산된 고청정 용강은 우주항공·방산·반도체 등 첨단 산업 소재로 공급된다.
포신 제품을 약900도까지 가열해서 물로 상온까지 냉각하는 열처리 작업이 진행되는 모습. /사진=세아창원특수강

K9 자주포에 탑재되는 포열 소재의 냉각 과정도 직접 확인했다. 약 900도까지 가열된 포신 소재가 수직으로 세워진 물속으로 내려가자, '퍽' 소리가 나며 공장 내부가 수증기로 자욱해졌다.

오상훈 특수제강 팀장은 "가열된 포신을 급속 냉각시키면 강도와 내구성을 강화할 수 있다"며 "최근 K방산 호황으로 포신 소재 생산이 전년 대비 2배 이상 증가했다"고 말했다.

제강과 특수제강 공정을 거쳐 생산된 제품의 90%는 단조 공정으로 이동한다. 단조 공정은 1단조, 2단조, 방사형단조(RFM) 등 세 구역으로 나뉘며, 구역별 프레스가 역할에 따라 가동된다. 9000톤, 2800톤, 2200톤 규모의 장비들이 강철 덩어리를 반복적으로 눌러 조직을 치밀하게 다듬고, 원하는 형상으로 완성해간다.

가장 눈길을 끈 것은 거대한 나사와 볼트를 연상시키는 'RFM'이었다. 4개 방향에서 동일한 압력을 가해 금속을 눌러 성형하는 장비로, 시계 방향으로 제품을 회전시키며 사방에서 압력을 가하고 있었다.
세아창원특수강에서 국산화에 성공한 항공용 알루미늄 단조 제품 윙스파(Wing Spar). /사진=세아창원특수강

2단조 공정에서는 가장 규모가 큰 제품이 생산된다. 대표적인 예가 항공용 알루미늄 단조 제품인 '윙스파(Wing Spar)'다. 윙스파는 항공기 날개의 뼈대를 형성하는 소재다. 비행 중에는 비행 하중을, 지상에서는 날개의 무게를 지탱하는 역할을 한다.

세아창원특수강은 한국항공우주산업(KAI)과 함께 윙스파 국산화에 성공했으며, 현재 이스라엘항공우주산업(IAI)의 G280 항공기용 윙스파 소재를 공급하고 있다.
소형압연 공장에서 와이어 로드(Wire Rod) 생산을 위한 공정이 진행되는 모습. /사진=세아창원특수강

마지막으로는 소형 압연 공정을 거친다. 첫 단계인 가열로에서는 제강 공정에서 생산된 중간 소재를 여러 개의 롤러에 통과시켜 봉강(Bar)과 선재(Wire) 형태로 만든다. 이후 두께와 폭을 줄이는 조압연 공정과 반죽을 밀듯 금속을 누르는 압연롤 과정을 지나, 두께가 균일하고 품질이 우수한 제품이 최종 생산된다.
세아창원특수강에서 가공 공정까지 완료된 K방산용 포신 제품. /사진=세아창원특수강

스테인리스 선재·봉강 등 특수강은 다품종 소량 생산 방식으로 제조된다. 세아창원특수강은 자동차와 반도체를 비롯해 해양플랜트, 방산, 원자력, 우주항공 등에 특수강 소재를 공급하고 있다.

채민석 세아창원특수강 기술연구소장은 "다양한 산업군에 다양한 제품을 공급하다 보니, 한 가지 품목에 집중하는 철강사보다 업황 부진이 닥쳐도 버틸 수 있는 내성과 저항력이 크다"고 자신했다.