철강업계가 공급과잉과 전방 산업 부진, 무역장벽이라는 삼중고에 직면한 가운데, 포스코 솔루션연구소가 차별화된 기술을 통해 철강 본원 경쟁력을 강화하고, 고부가가치 제품 설루션 개발에 속도를 내고 있다.
포스코 솔루션연구소는 고객사가 철강을 사용할 때 필요한 성형·접합·성능·강구조 기술부터, UAM(도심 항공 모빌리티)·하이퍼루프 등 미래 산업에 적용할 수 있는 기술까지 폭넓은 연구를 하고 있다.
경북 포항과 전남 광양의 제품연구소가 신규 강종을 개발하면, 솔루션연구소가 이를 효과적으로 부품에 적용해 성능을 끌어올리는 기술을 개발하고 맞춤형 설루션 형태로 고객사에 제공한다.
이 연구소는 2014년 송도이용기술연구센터, 마케팅 부서, 접합연구 부서를 통합해 ‘솔루션센터’로 출범했다. 같은 해 포스코는 포항산업과학연구원(RIST) 산하 강구조연구소를 편입했고, 2025년 ‘솔루션연구소’로 명칭을 변경했다.
연구소가 있는 인천 송도 글로벌 R&D(연구개발) 센터는 첨단소재 분석설비를 갖춘 연구동과 실물 부품의 제조공정, 성능을 실제 사용 조건에서 평가할 수 있는 실험동으로 구성돼 있다. 강재 성형 실험동에는 새로운 가공법 개발을 위한 다양한 판재 성형·가공 설비와 자동차 충돌 시 차체 변형을 부품 단위에서 평가할 수 있는 고속 충돌 시험기, 실물 피로와 내구성을 테스트하는 시험 장비가 갖춰져 있다.
특히 고속 충돌 시험기는 최대 3만J(줄)의 힘으로 자동차 부품을 충돌시켜 충돌에너지를 얼마나 흡수하는지를 정밀하게 측정하고 더 안전한 차량 부품을 개발하는 데 사용된다. 이밖에 자동차 테어다운(Teardown·자동차 업계 등에서 경쟁력을 분석하기 위해 해당 제품을 샅샅이 뜯어보는 것), 설계 분석 실험장, 3차원 형상 스캐너, 자동화 로봇으로 각종 용접과 접합 성능을 시험하는 설비가 강재 이용 기술 연구에 투입된다. 또 강구조 실험동에는 정적 구조 강성 시험, 구조 피로와 케이블 피로 시험 설비, 내진 시험이 가능한 대형 구조시험장도 있다. 연구진은 이 시설을 이용해 건축용 보·기둥뿐 아니라 송유관용 강재 같은 대형 구조물 실험을 수행하며, 바다에 인접한 지리적 특성을 활용해 해수 환경에서의 내식성 평가도 진행하고 있다.
솔루션연구소는 또 차량 경량화 소재와 가전 부품 최적화, 에너지 분야 고성능 강재, 빌딩·인프라 강건재도 연구하고 있다. 포스코의 고강도 자동차 강판 ‘기가스틸’을 적용한 고성능·경량 차체와 전기차(EV) 배터리팩이 대표적인 사례다.
전기차의 엔진 역할을 하는 구동 모터 코어, 가전제품 컴프레션 모터에 사용되는 전기강판 셀프 본딩 제품도 포스코 제품연구소와 솔루션연구소가 함께 개발했다. 셀프 본딩 전기강판은 특수 접착 코팅재를 이용해 전기강판을 적층하는 기술이 사용됐다. 용접을 거치면 전기강판의 전자기적 특성이 저하되는데, 셀프 본딩 기술을 이용하면 전자기적 특성을 저하하지 않으면서도 강하게 강판을 접합할 수 있다. 셀프 본딩 전기강판을 구동 모터 코어에 적용하면 용접 방식보다 철손을 10% 이상 줄이고 소음도 5dB 이상 개선할 수 있다.
솔루션연구소 관계자는 “고객 관점에서 포스코의 강재를 쓸 때 어떤 애로가 있는지 분석하고 해결 방안을 함께 제시하는 것이 연구소의 역할”이라며 “셀프 본딩 기술 외에도 포스코 강재로 모터를 만들 때 필요한 공정 기술을 개발하고 최종 제품인 모터 성능을 높이기 위해 강재의 어떤 부분을 보완해야 할지 연구하고 있다”고 말했다. 솔루션연구소는 이밖에 내진 H형강 Pos-H, 합성전이보 등 건설 공사 기간 단축 기술도 개발했다. 또 부유식 해상 풍력 부유체를 위한 철강재 개발을 진행하고 있다.
솔루션연구소는 포스코 철강재를 구매한 고객사가 가공 과정에서 발생하는 불량을 줄이고, 효율적으로 생산할 방법도 함께 개발하고 있다. 부품 제조 과정에서 나타나는 불량 가공 형상을 실시간 측정·교정하는 지능형 자율 제조 제어 성형 공법, 철강재 가공 공정에 따른 물성 및 성능 변화를 가상 시뮬레이션으로 정밀하게 예측하는 고정밀 버추얼 엔지니어링 기술을 지금까지 개발했다.
미래 산업 분야에 적용될 철강 소재를 연구하는 것도 연구소의 주요 임무다. 솔루션연구소는 2022년부터 UAM 인프라에 들어가는 철강재를 연구하고 있다. 미래 교통수단인 UAM은 아직 상용화되지 않았지만, 항공과 건설, 통신 등 연관 산업이 많은 생태계가 넓은 산업이다. 포스코는 철강기업으로서 UAM 인프라에 철강재를 적용하기 위해 연관 산업체와 공동연구를 추진 중이다. 포스코는 2023년 한국공항공사, 한화의 건설 부문과 미래 UAM 건설시장에 대응하기 위한 전략적 기술개발 공동연구 협약을 체결했다. 2024년에는 알루미늄 헬리패드(이착륙장)를 대체할 스틸 버티포트 패드를 개발했다. 또 고양특례시, 대한항공, LIG넥스원, 한국항공대와도 UAM 신기술 연구 개발을 위한 협력체계 구축 업무 협약을 맺고 UAM 버티포트 건설에 필요한 철강 소재와 강구조 기술개발을 진행하고 있다.
이와 별도로 포스코는 지난해 준공된 네덜란드 하르트사(Hardt)의 하이퍼루프 시험노선에 자사 강재를 공급했다. 하이퍼루프란 도시와 도시를 잇는 진공 튜브 속을 달리는 아음속 캡슐 열차 교통 시스템이다. 포스코는 2020년부터 하르트사가 주관하는 네덜란드 국책과제인 하이퍼루프 개발 프로그램(HDP)에 타타스틸 네덜란드와 함께 하이퍼루프 전용 강재와 구조 설루션 개발을 위한 공동연구에 참여했다. 포스코는 제품연구소, 솔루션연구소와 마케팅본부가 함께 하이퍼루프 시험노선 설계부터 제작까지의 과정 전반에 참여해 A단계(Phase A) 시험노선 구간에 기존 하르트사 설계 대비 27% 가벼운 튜브 구조 설루션을 제공했다. 이런 구조 설루션이 적용된 ‘포스루프(PosLoop)355’ 강재 352t을 공급했다. 이 강재는 세계 최초의 하이퍼루프 튜브용 특화 강재로 고속주행 시 발생하는 진동을 줄이는 효과가 일반강 대비 1.7배에 달한다.
포스코는 개발 과정에서 진공 튜브용 특화 강재 제조 방법과 다양한 하이퍼루프용 튜브 구조 설루션 관련 특허 9건을 출원하고 하이퍼루프 상용화를 위해 하르트사와 협력해 특화 강재 개발과 경량화, 제작성을 향상한 튜브 구조 개발을 추진하고 있다.
포스코 관계자는 “솔루션연구소는 강재 자체의 물성뿐만 아니라 고객 맞춤형 이용 기술 설루션을 함께 제공함으로써, 철강 산업의 새로운 부가가치를 창출하고 있다”며 “미래 산업과 친환경 분야에서 경쟁력을 더욱 강화해 나갈 것”이라고 말했다.