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교량용 고성능 강재(SBHS)

전문가 제언: ○ 1779년 영국에서 최초로 철을 사용한 아이언브리지가 건설된 이래 철강재는 교량의 건설에 불가결한 재료가 되고 있다. 지금까지 교량용에는 용접구조용 압연강재가 일반적으로 사용되어 왔으나 교량에서 요구되는 다양한 특성 조건을 충족시키지 못하여 교량의 설계와 시공에는 어려움이 많았다. 따라서 우리나라를 비롯하여 일본과 미국에서는 항복강도, 저온인성, 용접성능이 최적으로 조합된 교량용 고성능 강재(HSB. High performance Steel for Bridge)를 개발하여 실용하고 있다.

○ 일본에서는 산학협력으로 개발된 SBHS400, 500, 700강(수자는 항복강도)과 내후성을 부여한 SBHS400W, 500W, 700W강이 2008년에 JIS G3140에 「교량용 고항복점강」으로 등록되었다. SBHS강은 종래의 구조용강에 비하여 항복점의 하한 규정치가 인장강도 570N/㎟급에서는 9~19% 증가하여 허용설계응력을 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 또 함금원소의 저감에 의한 Ceq(탄소당량)의 감소와 용접균열 감수성 조성(PCM)을 0.2%이하로 함으로써 용접예열의 생략이 가능하여 시공성 개선에 의한 교량 건설비용의 절감에 기여하고 있다.

○ SBHS강은 결정립 미세화를 통하여 강도와 인성을 양립시키고 있으며 이를 위해 γ재결정역 압연→미재결정역 압연→(α+γ)2상역 압연→가속냉각의 과정을 거치는 가공열처리 압연법(TMCP : thermo-mechanical control process)으로 제조된다. 압연조직의 미세화로 인장강도 570~720MPa 수준에서 JIS에 규정된 용접구조용강의 인성지표(샤르피 흡수에너지)는 -5℃에서 45J이상이나 SBHS강은 100J이상이다.

○ 국내에서는 2005년에 발족한 “차세대 시설물용 신재료 활용기술연구단”에서 교량맞춤형 고성능강재의 개발연구를 통하여 HSB500 및 HSB600강이 개발되어 2007년에 KSD 3868(교량구조용 압연강재)로 고시되었다. HSB강은 POSCO에서 생산되어 인천대교(12.3km)에 적용되었으며, 앞으로 교량뿐만 아니라 고가철도, 고가도로 분야에도 수요가 기대되므로 현장에서 적용할 설계기준의 정비가 필요하다. 또 항복강도, 인성, 용접성 등의 특성을 고도화하는 연구개발도 지속적으로 추진되어야 할 것이다.

저자: Mutsuto Tanaka
자료유형: 학술정보