철강재 제조 공정에 따른 분류와 종류

철강재 제조 공정의 흐름 이해

철강은 철광석이나 고철을 기반으로 복잡한 공정을 거쳐 만들어집니다. 이 제조 공정은 철강의 품질과 특성에 직접적인 영향을 미치며, 공정 방식에 따라 철강의 종류가 달라집니다.

기본적으로 철강의 제조 과정은 크게 세 단계로 나눌 수 있습니다. 첫째는 원재료의 제련 단계로, 철광석을 고로(용광로)에서 녹여 액체 상태의 선철을 만드는 공정입니다. 둘째는 제강(Steelmaking) 단계로, 고온에서 불순물을 제거하고 합금 원소를 첨가하여 원하는 성분의 쇳물을 만듭니다. 마지막으로는 압연 및 가공(Rolling & Finishing) 단계로, 액체 철강을 주조한 후 열간 또는 냉간압연을 통해 원하는 두께와 형상으로 성형합니다.

이러한 전체 흐름에서 각 공정의 방식에 따라 생산되는 철강의 종류가 달라지며, 산업용도에 따라 적합한 제품군이 선택됩니다. 공정 이해는 곧 철강 제품의 속성을 파악하는 핵심입니다.

 

 

제강 방식에 따른 철강 분류 – 고로 vs 전기로

철강 제조 공정 중 가장 먼저 구분되는 부분은 제강 방식입니다. 제강은 쇳물을 만들어내는 핵심 단계이며, 주로 고로(Blast Furnace) 방식과 전기로(Electric Arc Furnace) 방식으로 나뉩니다.

고로 방식은 철광석, 석탄(코크스), 석회석을 고온으로 녹여 선철(pig iron)을 만든 뒤, 전로(BOF)에서 산소를 불어넣어 불순물을 제거하고 철강을 제조합니다. 이 방식은 대규모 생산에 적합하며, 자동차 강판, 조선용 강재, 구조용 강재 등 고품질 대량 생산에 유리합니다.

반면 전기로 방식은 고철(scrap)을 주 원료로 사용하여 전기를 통해 녹이는 방법입니다. 환경적으로 이산화탄소 배출이 적고, 재활용 철강을 활용할 수 있다는 장점이 있어, 최근 ESG 경영 강화에 따라 수요가 늘고 있습니다. 다만 고급 판재보다는 일반 구조용, 건설용 봉강 등에 많이 사용됩니다.

이러한 제강 방식에 따라 생산비, 품질, 환경 영향, 생산 속도 등에서 차이가 있으며, 제조 공정이 철강 제품의 선택과 전략에 직접적으로 영향을 미칩니다.

 

압연 방식에 따른 철강의 구분 – 열간압연과 냉간압연

제강으로 생성된 슬래브(Slab)나 빌릿(Billet)은 압연 공정을 거쳐 최종 제품의 형태로 완성됩니다. 압연 방식은 철강을 고온 또는 상온에서 가공하는지에 따라 열간압연(Hot Rolling)과 냉간압연(Cold Rolling)으로 나뉘며, 이는 철강의 품질과 용도를 결정짓는 중요한 기준입니다.

열간압연(HR)은 철강을 재결정 온도 이상(1,000℃ 이상)에서 압연하는 방식으로, 대량 생산이 가능하고 가공성이 뛰어나 일반 구조재, 형강, 강판, 파이프 등에 광범위하게 사용됩니다. 표면은 거칠고 정확도는 떨어지지만, 높은 생산성과 저렴한 비용이 장점입니다.
냉간압연(CR)은 열간압연 후 다시 상온에서 압연하여 치수를 정밀하게 맞추는 방식입니다. 표면이 매끄럽고 인장 강도와 경도가 향상되어, 자동차 외판, 가전제품 외장재, 정밀기기용 부품 등에 사용됩니다. 단가는 높지만 고품질 강판이 필요한 산업에서는 필수입니다.

두 방식은 보완적인 관계에 있으며, 실제로 대부분의 냉간압연 제품은 열간압연 공정을 선행하여 제조됩니다. 압연 방식에 따라 철강 제품의 물성, 두께, 가공성, 적용 산업이 완전히 달라지므로, 공정 이해는 제품 선택에 필수적입니다.

 

표면 처리 및 특수 가공에 따른 철강 종류

압연 후 철강은 필요에 따라 도금, 열처리, 표면 연마 등 특수 공정을 거칩니다. 이러한 가공 방식에 따라 철강의 종류와 용도는 더욱 세분화됩니다.

대표적으로 도금강판은 철강 표면에 아연(Zn), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등을 도금하여 내식성을 향상시킨 제품입니다. 용융아연도금강판(GI), 알루미늄도금강판(Al-Zn), 컬러강판 등이 여기에 해당하며, 주로 건축 외장재, 자동차 하부, 전자제품 외장 등에 사용됩니다.

열처리강은 경도, 인성, 피로강도 등을 조절하기 위해 소입(Quenching), 소려(Tempering), 어닐링(Annealing) 등의 열처리를 거친 철강입니다. 기계 부품, 공구강, 스프링 강재 등에 주로 쓰입니다.

정밀 연마강(Cold Drawn Steel)은 정밀 가공과 표면 처리 후 연삭된 철강으로, 차축, 베어링, 유압 실린더 등 고정밀도가 요구되는 제품에 사용됩니다.

이외에도 샌드위치 패널용 강판, 초고강도 강판(UHSS), 전기강판(모터용) 등 다양한 후가공 제품이 존재하며, 각각의 철강은 특정 성능 확보를 위해 설계 단계부터 고려됩니다.

 

철강 공정과 종류의 전략적 활용

철강 제품을 고를 때는 단순히 강도나 가격만 볼 것이 아니라, 제조 공정이 해당 철강의 성능과 수명, 유지관리까지 좌우한다는 사실을 이해해야 합니다.
예를 들어 고로 공정을 통해 생산된 열간압연 강판은 구조재에 적합하지만, 냉간압연 후 표면 처리를 거친 강판은 고급 자동차 외장재에 최적입니다. 도금 강판은 부식에 강하지만 용접성이 떨어질 수 있고, 열처리강은 경도는 높지만 가공성이 떨어질 수 있어 설계자의 판단이 중요합니다.

또한 제조 공정에 따라 철강의 친환경성, 재활용 비율, 탄소배출량도 달라지기 때문에, 최근 ESG 기준이 적용되는 프로젝트에서는 공정 자체가 철강 선택의 핵심 기준으로 부상하고 있습니다.

결국 철강 공정은 단지 제조 방법이 아니라, 제품 성능, 적용 산업, 프로젝트 성격에 영향을 미치는 전략적 변수입니다. 설계자, 구매자, 생산자 모두가 공정의 특성과 그에 따른 철강 종류를 충분히 이해하고 협의하는 것이 중요합니다.

 

철강의 제조 공정은 단순한 생산 기술이 아닌, 철강의 품질, 특성, 사용처를 결정짓는 결정적 요소입니다. 열간압연과 냉간압연, 고로와 전기로, 도금과 열처리 등 다양한 공정은 그에 맞는 제품을 탄생시킵니다. 철강의 제조 공정을 이해하는 것은 철강을 올바르게 선택하고 활용할 수 있는 지식을 갖추는 것 입니다.