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  • [친디아 플러스] vol.110
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    • 철강일반

    (생활 속의 철) 안료와 염료

    • 날짜2019.05.27
    • 글쓴이이종민

    우리의 삶에 색은 어떤 의미를 주는 것일까?  우리가 색을 볼 때, 무의식적으로 다양한 색에 대해 감정적 반응을 갖게 된다. 예컨대 파란색은 차분하고, 다소 우울한 느낌을 노란색은 행복하고, 가벼운 느낌을 주고 빨강색은 정열적이고 진취적인 느낌을 준다. 인류는 다양한 색상을 표현하기 위하여 수많은 노력을 해왔는데 그 색을 내기 위한 재료는 크게 염료(染料)와 안료(顔料)로 구분할 수 있다.

    염료는 실이나 천, 옷감 등을 물들이는 색소로, 물이나, 알코올 등에 녹는 특징을 가지며 생성 방법에 따라 천연염료와 합성염료로 구분한다. 반면 안료는 물에서 녹는 염료와는 달리 물이나 기름, 알코올 등에 녹지 않는 성질이 있다.

    산화철은 대표적인 안료 중 하나이다. 인류는 산화철을 아주 오래 전부터 사용해 왔는데 최근 발견된 자료에 의하면 이미 10만 년 전에 바디 페인팅 용으로 산화철을 사용했다고 한다.
    이후 벽 도색 용도로 사용한 것은 수 천 년 전부터이며, 이는 프랑스 라스코 동굴, 스페인 알타미라 동굴의 벽화에서 사용한 것을 볼 수 있다. 산화철 무기안료는 철 등의 무기재료를 산화시켜 만드는데, 일반적으로 내후성, 불용성 등의 점에서 유기 안료보다 뛰어나며 인체에 무해한 친환경인 장점이 있다. 산화철 무기안료는 크게 적색, 흑색, 갈색, 황색 등의 색깔을 낸다.

    적색 안료로는 철단(鐵丹)이라고 불리는 산화철(Fe2O3)이 가장 잘 알려져 있다. 흑색 안료로는 Fe304등이 사용된다. 황색 또는 오렌지색의 안료로는 황산화철(수산화철) 등이 있다. 산화철 무기안료의 색은 금속이온 자체의 색이기 때문에 매우 안정하다. 앞서 언급한 고대 벽화 등이 변색되지 않고 그대로 남아 있는 것도 무기 안료를 사용했기 때문이다.

    천연염료는 말 그대로 자연에서 얻는 염료로 채취하는 방식에 따라 동물성 염료, 식물성 염료, 광물성 염료 등으로 나뉜다. 천연의 색소에 의존하지 않고 색을 가진 유기물질(염료)을 합성하는 합성연료를 만들 게 된 것은 19세기 중엽부터였다.

    합성염료의 탄생은 철강산업과 관련이 있는데 독일의 호프만과 퍼킨은 제철용의 코크스를 건류하고 나머지 찌꺼기인 석탄 타르의 연구를 진행시키고 있었다. 이들은 석탄 타르의 성분인 톨루이딘으로부터 키니네를 합성하는 도중 우연히 선명하게 착색되는 색소를 발견하는데 이것은 비단을 아름다운 자색으로 착색시킬 수 있어서 모빈(mauvein)이라고 이름이 붙여졌다. 이후 퍼킨은 이 염료를 개량하여 1857년에 모브라는 합성염료회사를 설립하게 되었다.

     그 후 케쿨레에 의한 벤젠을 중심으로 한 방향족 화합물의 구조나 합성법의 연구가 진행되었고 다양한 합성염료가 개발되었다. 염료의 주요한 용도는 섬유에 대한 염색이나, 오늘날에는 피혁·모피·종이·식용유지(食用油脂)로부터 연료에 이르기까지 이용 범위가 넓어졌다. 또한 여러 가지 잉크·사진감광색소·의학에도 널리 사용되고 있다. 이와 같은 광범한 용도에 대해 현재 약 40,000종, 2,500 품목에 이르는 합성염료가 만들어져 있어 각 용도에 따라 사용되고 있다.
     

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    • 철강일반

    (생활 속의 철) 스테인리스 스틸 배관

    • 날짜2019.05.06
    • 글쓴이이종민

    스테인리스(Stainless) 스틸은 영문명 그대로 녹이 잘 슬기 어려운 합금강이다. 일반 탄소강이 철(Fe)과 탄소(C)의 이원계 원소로 만든 제품이라면 스테인리스 스틸은 크롬, 니켈, 망간 등 합금원소를 첨가하여 제조한다.
    스테인리스 스틸은 탄소강 대비 상대적으로 표면이 미려하고 내식성이 월등히 우수하기 때문에 사용 환경의 제약이 적고, 위생적인 제품이다. 이런 특성 때문에 의식주 중 식과 관계된 식기, 주방기구 등에 광범위 사용되고 있으며 최근 급수환경에서 수질의 중요성이 부상하여 스테인리스 스틸 강관으로 제작된 상수도용 급수관이 널리 보급되고 있다. 우리나라에서는 환경부가 제정한 “상수도시설기준(2010)”에 스테인리스 강관이 포함되어 다양한 규격이 제품이 제정된 상태다.
     
    스테인리스 스틸이 녹이 잘 안 스는 주된 이유는 합금원소로 포함된 크롬 때문이다. 일반적인 스테인리스 스텔에 크롬 함량은 보통 10.5~12wt%(중량비) 정도 첨가되는데 크롬 성분이 대기 중에 산소와 결합하게 되면 강의 표면에 매우 얇은 Cr2O3 층을 형성하게 된다. 이 Cr2O3 층은 일종의 보호막(부동태 피막)으로 작용한다. 일반적인 도금강판의 표면층은 표면이 상처를 나게 되면 철 원판의 외부에 노출되어 부식에 취약한 구조를 가지지만 Cr2O3 보호막은 표면에 흠이 생겨도 다시 재생되는 특징이 있다.
     
    스테인리스 스틸은 합금원소별 첨가 정도에 따라 수백 개의 강종이 생길 수 있다. 스테인리스 스틸의 제품 구분은 화학성분 기준으로 니켈의 함유 여부로 Fe-Cr계. Fe-Cr-Ni계 등으로 구분하며 Fe-Cr계는 400계열, Fe-Cr-Ni계는 300계열로 지칭한다. 200계 제품군도 있으나 내식성이 상당히 열위한 제품군이다. 일부 건축물에 사용된 스테인리스 스틸 방범창, 베란다 난간 등이 녹이 스는 것은 저가의 200계를 사용했기 때문이다. 또 다른 제품 구분 방법은 금속조직상 분류하는 것으로 오스테나이트계, 석출경화계, 마르텐사이트계 및 페라이트계 등으로 구분할 수 있다.  
     
    배관용으로  제작되는 스테인리스 강관은 현재 다양한 강종이 개발되어 있고 주로 사용되는 강종은 304, 316, 316L 및 Duplex 강이 대표적인 제품이다. 강종을 선택은 배관이 시공되는 토양의 종류와 염소이온의 분포 등을 고려하여 선정된다. 현재 급수관 등에 사용되는 소재는 에폭시 라이닝강관, 동관, 아연도강관, 경질염화 비닐관 등이 있는데 스테인리스 스틸 강관의 인장강도는 동관의 3배, 아연도강관의 2배 수준을 나타내고 있다.  위생성 측면에서는 타 소재 대비 스테인리스 스틸이 압도적인 성능을 가지고 있는데 에폭시 라이닝 강관의 경으 에폭시 코팅이 떨어져서 수도물에 섞에 나올 가능성이 있고, 아연도강관의 경우 부식에 의해 적수 또는 백수현상이 발생할 가능성이 있다.

    ISSF(International Stainless Steel forum) 자료에 의하면 스테인리스 스틸은 수명 측면에서도 타소재 대비 경쟁력을 가지는데 사용온도가 섭씨 25도 환경에서는 100년, 80도 환경에서는 40년이상의 수명을 보장하고 있다..
    이러한 소재 특성에 의해 국내 급수관의 스테인리스 스틸 적용 비율은 서울시 기준, 1997년 51%에서 2004년 83.2로 증가하였고 2014년 기준 90.6%를 보이고 있으며 대구, 울산 광역시에서도 2014년 기준 90% 이상 스테인리스 스틸 강관을 급수관으로 적용하고 있다.
     

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    (생활 속의 철) 테이트 모던 미술관

    • 날짜2019.04.17
    • 글쓴이이종민

    2018년 개봉한 톰 크루즈 주연의 영화 미션 임파서블 시리즈의 최신작에서는 영국 런던의 대표적인 랜드마크가 등장하는데 인상 깊은 추격 씬 중 하나는 톰 크루즈가 엘리베이터 바닥을 잡고 99m 높이의 굴뚝을 쫓아 올라가는 장면이다.
     
    이 굴뚝은 폐산업시설 재생사업 역사상 가장 성공한 사례 중 하나인 테이트 모던 현대미술관의 굴뚝이다. 현대 미술관에 다소 생뚱 맞게 굴뚝이 있는 이유는 테이트 모던가 있는 건물이 원래는 뱅크사이드 화력발전소였기 때문이다. 뱅크사이드 발전소는 세계대전 직후 런던에 전력을 공급하기 위해 1947년에 준공된 화력발전소로 1970년대 초반까지만 해도 연간 1,300GWH의 전력을 생산했으나 오일쇼크와 장비 노후화 및 공해 문제 등이 겹치면서 전력생산량이 1980년엔 9.6GWH까지 떨어졌다. 수지타산을 맞출 수 없게 된 뱅크사이드 발전소는 결국 1981년 문을 닫았다.
     
    이후 10년 이상 방치되었던 뱅크사이드 화력발전소 자리에 현대미술관을 짓기로 하고 1994년 국제현상 공모를 내걸었다. 전 세계에서 내로라하는 건축가들 설계도를 출품했는데 대다수 건축가들은 흉물이 된 발전소를 헐고 그 자리에 새 건물을 짓도록 제안했다. 하지만 최종 심사에 오른 6개 작품 가운데 유일하게 스위스 출신의 젊은 건축가 두 사람, ‘헤르조그’와 ‘드 므롱’이 공동 제안한 작품만이 기존 화력발전소 건물을 리모델링하는 방안을 제출해 최종안으로 채택되었다.
     
    그들의 설계에 따라 길이 200m의 터빈 건물은 미술관의 입구가 되고, 발전소의 천장을 걷어낸 자리에는 유리 지붕을 설치하여 건물 내부에 자연광을 비추는 구조로 바꾸었다. 하지만 화력발전소를 지탱해주던 철골조 등 기본 구조는 거의 건들지 않고 재활용되었고 건물 한가운데 원래 발전소용으로 사용하던 높이 99m의 굴뚝은 반투명 패널을 사용하여 밤이면 등대처럼 빛을 내도록 개조하였다. 스위스 정부의 지원을 받아 만들어 '스위스 라이트(Swiss light)'라고 부르는 이 굴뚝은 오늘날 테이트 모던의 상징이 되었다.
     
    2층에는 템즈 강 쪽으로 연결되는 출입구가 있고, 카페와 세미나룸, 강당, 선물상점 및 전시실 등이 있다. 3층과 5층은 상설 전시공간이며, 4층에서는 기획 전시가 이루어진다. 6층에는 멤버스룸이 있으며, 7층에는 레스토랑과 바 등이 배치되어 있다. 미술관의 전시 작품은 20세기 이후의 미술작품들로 20세기 전체를 아우르는 4가지 주제, 곧 풍경(사건·환경), 정물(오브제·실제의 삶), 누드(행위·몸), 역사(기억·사회)로 나누어 전시되고 있다. 테이트 모던에는 피카소, 모네, 마티즈, 앤디워홀 및 백남준 작가 들의 작품들이 전시되어 있다.
     
    테이트 모던은 개장 전에는 연 평균 180만명 정도의 관람객을 예상했지만, 개장 첫해 500만명이 방문을 했고, 2007년 한 해에는 관람객 수는 820만명에 달한다. 사실 런던은 테이트 모던이 세워지기 전까지 현대 미술 분야의 정평있는 미술관이 없었지만 테이트 모던을 계기로 런던은 현대 미술의 중심지로 떠올랐다. 노후한 산업 시설을 문화 공간으로 바꾼 사례는 테이트 모던 외에도 많다. 철도역을 개조한 프랑스 파리의 오르세미술관, 맥주 공장을 바꾼 일본의 삿포로미술관 등이 있다.
     
    테이크모던이 런던 시민 뿐 아니라 세계적인 명소로 각광을 받는 것은 화력발전소를 미술관으로 바꾼 발상의 전환, 도시재생에 따른 녹색성장 및 미술관 내에 있는 다양한 교육 시설 및 구성 등 다양한 측면에서 도시재생사업의 성공사례이기 때문이다. 화력발전소의 기본 철구조를 철거하지 않고 다시 사용하여 미술관으로 재탄생한 것이 도시 재생사업의 상징적 아이콘으로 평가 받고 있는 것이다.

    <5월 6일자 철강금속신문 지면 게재>

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    (생활 속의 철) 철판요리

    • 날짜2019.04.01
    • 글쓴이이종민

    언제부터인지 TV 예능프로그램의 주 테마가 타인의 삶에 대한 관찰, 여행 그리고 소위 먹방으로 집중되는 것 같다. 먹방은 단순히 맛집을 소개하는 데 그치지 않고 요리를 배우고 레시피로 경쟁을 하거나 더 나아가 요식업 컨설팅을 하는 수준까지 진화하고 있다.
     
    먹는 즐거움에서 보는 즐거움으로 변화하고 있는 것이다.  그런 관점에서 철판요리는 매우 매력적인 퍼포먼스를 제공한다. 다양한 식자재가 철판에서 지글지글 익어가고 불길이 치솟는 광경을 식욕을 자극함과 동시에 화려함을 제공하기 때문이다.
    철판요리 식당의 일반적인 배치는 보통 각 테이블별로 철판이 있고, 각각의 철판에 요리사가 한 명씩 붙어서 조리 하는 경우가 많다. 사용하는 식재료가 매우 다양하며 높은 도수의 술을 사용해서 불을 내기도 하는 등의 화려한 연출을 하는 것이 특징인데, 불을 매우 가까이서 다룬다는 점과 함께 칼, 포크 등의 조리도구 사용에 능숙해져야 하는 등의 이유로 인해 난이도가 높은 요리법으로, 요리사들은 많은 경험을 쌓아야만 철판 앞에 설 수 있다.
     
    철판요리라 하면 소위 일본 ‘테판야키’를 생각하게 되지만, 철판요리의 기원은 일본은 아닌 듯 한다.
    철판요리의 기원이 정확하게 밝혀지지는 않았지만 그 유래를 몽골에서 유래했다고 하는 설이 가장 유력하다.
    몽골 전사들이 전쟁터에서 각종 음식들을 방패에 구워먹었던 데에서 철판요리가 시작됐다는 것이다. 몽골 전사들은 불을 피우고 그 위에 방패를 올리고 방패에 고기를 구워먹었다고 한다. 유목 생활의 특성상 특별히 격식을 차릴 이유도 없고 빠른 시간에 허기를 채울 수 있는 최선의 수단이었기 때문이다.
     
    방패를 이용한 몽골 전사들의 조리법은 이후 중국에 영향을 주었다고 한다. 중식의 조리 스타일이 둘글넓적하게 패인 철판냄비에 갖가지 재료를 담아 센 불을 이용하여 짧은 시간 조리하는 스타일로 정착된 것을 두고 유추하는 내용이다. 이후 중국의 철판 요리가 1964년 도쿄올림픽을 기점으로 일본으로 전해져서 일본의 데판야키를 완성되었다는 것이다. 철판요리의 원조는 몽골이고 철판요리의 진수는 중국이지만, 철판요리를 세계화시킨 것은 일본이라는 평가도 나온다.
     
    철판 요리의 특징은 고온으로 달아오른 철판에서 순식간에 재료를 익힘으로써 야채는 숨이 살아있고 해산물, 육류 등 원재료의 제 맛을 이끌어낼 수 있다는 점이다. 대부분 요리를 즉석에서 조리한다는 점에서 위생 면에서도 매력적이다.  상대적으로 고열의 철판에서 조리 시간이 짧게 가져갈 수 있기에 테이블 회전율을 높일 수 있다는 점도 있으며, 다양한 메뉴를 동시에 조리할 수 있기 때문에 주방업무의 효율성 제고에도 좋다.
     

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    (생활 속의 철) 철 성분을 이용한 범죄수사

    • 날짜2019.01.21
    • 글쓴이이종민

    미국 드라마 CSI 과학수사대이나 추리∙탐정 영화 등에서 가장 흔히 볼 수 있는 범죄수사 방식 증 하나는 혈흔 검사이다. 범인이 증거를 숨기기 위해 혈흔을 지웠다고 해도 범죄 현장이나 사용한 흉기를 가지고 결정적 증거를 확보할 수 있기 때문이다.
    이러한 혈흔 검사에 사용하는 지시약중 대표적인 것이 바로 루미놀이다. 루미놀은 혈흔의 감식에 널리 쓰이는 질소 헤테로고리 화합물로서 분자량 177.16, 녹는점 329∼332℃의 연갈색을 띤 흰색고체이다.
     
    우리 혈액은 액체 성분인 혈장과 세포 성분인 적혈구, 백혈구 및 혈소판으로 이루어져 있다. 혈장은 옅은 노란색의 끈기 있는 액체로 약 염기성(pH 7.4)이며, 혈액의 55%를 차지한다. 이러한 혈장은 약 90%가 물로 되어 있는데, 여기에 여러 가지 단백질, 지질, 당, 무기 염류 등이 용해되어 있다.
    혈장 단백질로는 알부민이 가장 많고, 혈액 응고에 관여하는 피브리노겐과 항체인 감마 글로불린 등이 있다.
    백혈구는 위족운동으로 움직이면서, 몸 밖에서 들어온 이물질이나 세균 등을 포식하는 식균작용을 하여 세균 감염으로부터 몸을 보호한다. 혈소판은 백혈구와 같이 형태가 일정하지 않으며, 출혈이 있을 때 혈액 응고의 초기작용에 관계한다.
    적혈구는 산소를 운반하는 혈색소인 헤모글로빈이 가지고 있다. 헤모글로빈은 적색을 띤 단백질이며, 헴과 글로빈으로 이루어져 있다. 헴 분자의 중심에는 철(Fe)이 위치한다.
     
    루미놀 반응의 원리는 염기성 용액에서 루미놀은 두 개의 수소를 잃고 두 개의 산소원자가 6각형 고리의 중간에 다리형으로 결합(산화)한다. 이 산화된 상태는 불안정하므로 곧 질소가 기체로 되며 떨어져 나간다. 이 떨어져 나간 중간체는 높은 에너지 상태로 불안정하므로 곧 내부 에너지를 빛 에너지의 형태로 내어 놓고 안정한 저에너지 상태로 돌아가게 되는데 이때 파란 색깔의 화학 발광을 하는 것이다.
     
    혈흔 검사가 가능한 이유는 혈장 단백질은 그 점성이 아주 높기 때문에 시중에서 구할 수 있는 계면활성제로는 혈장단백질과 거기에 엉겨 붙은 적혈구를 완벽하게 제거할 수 없다. 그렇기 때문에 아무리 물로 청소를 한다고 하더라도 혈흔은 쉽게 지워지지 않으며, 범인이 세탁 세제를 사용하더라고 혈흔을 완전히 제거하기 어렵다. 루미놀 반응은 혈액을 1~2만 배 이상으로 희석시켜도 검출이 가능하다고 한다.
     
    여기서 루니놀은 사람의 피에만 특이적으로 반응하는 물질은 아니다, 동물의 피는 물론 각종 금속과도 반응하여 발광한다. 따라서 범죄 현장에서 발견된 혈흔이 사람의 피인지 혹은 동물의 피인지는 별도의 검사 키트를 사용하여 구분할 수 있다. 또한 루미놀 시약에 반복적으로 노출된 혈액은 DNA 검사 시 정확한 결과를 얻기 어려워질 수 있다.

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2019.1.21)  <생활 속의 철> 지면 발행

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    (생활 속의 철) 폐전지를 전기로 조업에 재활용

    • 날짜2019.01.09
    • 글쓴이이종민

    한번만 사용하고 용량이 모두 소모되면 폐기하는 전지를 1차전지 혹은 건전지(Dry cell)라고 하고 스마트폰 배터리와 같이 사용한 후에도 계속 충방전을 하여 재사용할 수 있는 전지를 2차전지라고 한다.
    1차전지의 종류는 알카라인 전지와 망간계 전지가 있으며, 2차전지는 1900년대 초부터 사용한 납축전지(Storage cell)부터 1980년대 나오기 시작한 가정용 무선전화기에 사용되었던 니카드(Ni-Cd) 전지와 니켈수소전지를 거쳐 최근 스마트폰 및 전기자동차 등의 주 배터리로 사용되는 리튬이온전지까지 다양한 제품이 혼용되고 있다.
     
    세계 전지 수요는 스마트폰, 태블릿 PC 등 전자기기의 사용 증가 및 전기자동차 시장이 확대됨에 따라 기하급수적으로 증가할 전망이다. 2017년말 기준으로 국내에 보급된 전기차는 2만5,593대이고 기관마다 전망치가 상이하나 2022년까지 약 35만대가 등록될 것으로 예상되고 있다, 향후 정부의 친환경 정책이 강화된다면 국내외 전기차 수요는 더욱 증가할 수 있다.
     
    전기차 활용에 따른 사회적 문제는 바로 폐전지에 대한 재활용 이슈이다.  전기차 폐전지 관련 규정에서는 ‘대기 환경보전법’에 따라 구매보조금을 받은 전기차를 폐차할 경우, 회수된 배터리를 해당 지방자치단체에 반납하도록 하고 있으나, 반납된 배터리의 재활용, 분해, 처리방안에 대한 세부적인 절차가 없어 관련 규정 마련이 필요한 시점이다.
    이미 독일, 중국 등 국가에서 폐전지에 대한 처분 및 리사이클링에 관한 법률 등을 제정, 운영하고 있으며 전기차 수요 확대 등에 따라 리사이클링에 관한 각종 법률과 제도 등이 마련될 것으로 예상된다.
     
    폐전지 발생량 증가에 따라 폐전지의 리사이클링을 전문적으로 하는 기업이 증가하고 있다.  일본 JFE 그룹 산하, JFE 환경 주식회사는 JFE 환경은 재활용 사업강화를 위해 폐기물 조달처로 폐건전지 처리를 확대하고 있다. 다양한 경로로 수집된 폐전지들은 분류과정을 통해 전지 종류별로 구분된다. 리튬이 많이 사용되는 2차전지는 Smelters에서 녹여 리튬, 코발트 등 희소금속을 추출해 낸다.
    분쇄와 체질 등을 통해서 분류된 망간산화물, 아연산화물 및 비철금속 등에서 아연 및 구리가 회수된다. 자력선별된 철 및 주석 성분은 전기로 조업에 철스크랩으로 활용된다.
     
    여기서 주목해야 하는 포인트는 폐전지를 활용해 여러 금속자원을 회수하는 뿐만 아니라, 전기로 조업에서 폐전지를 철원으로 사용하고 있으며 사용규모가 더 커진다는 점이다.
    JFE 스틸의 자회사이며 전기로 업체인 JFE 조강의 미즈시마제철소의 경우 전기로에서 연소성을 확대하기 위해 철스크랩의 3% 정도의 폐전지를 가공하여 사용하고 있다.
    전기로는 1600도의 고온에서 폐기물을 용융처리하기 때문에, 800~1000도 정도의 일반 소각로 대비 연소 폐기물을 크게 줄일 수 있고 니켈-수소전지를 사용할 경우 니켈 등의 원료가격을 줄일 수 있고 환경 부하의 경감을 꾀할 수 있기에 일석이조의 효과를 거둘 수 있다고 본다.
    순환경제 측면에서 철강업의 발전을 위하여 다양한 시도가 이루어짐을 알 수 있다.


    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2019.1.9)  <생활 속의 철> 지면 발행

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    (생활 속의 철) 변압기

    • 날짜2018.10.08
    • 글쓴이이종민

    이번 여름에는 한반도에 역대급 폭염이 지속되면서 7~8월 곳곳에서 변압기 고장으로 인한 정전 사고가 속출하였다. 변압기란 일정 크기의 교류 전압을 받아 전자 유도 작용에 의하여 다른 크기의 교류 전압으로 바꾸어, 이 전압을 부하에 공급하는 역할을 하는 장치이다. 이런 변압기의 핵심 소재로 철강재 중 가장 고급 제품 중 하나인 방향성 전기강판이 사용된다. 변압기의 구조는 방향성 전기강판을 적층한 철심에 2개의 권선을 감은 형태로 되어 있으며, 1차 권선은 전원에 접속하고 2차 권선은 부하에 접속되어 있다.
         
    변압기는 내부 구조, 상수, 용량, 냉각방식, 극성 등에 의하여 여러 가지로 분류 할 수 있다. 먼저, 변압기를 내부 구조를 기준으로 분류를 하게 되면 철심의 위치와 구조에 따라 내철형과 외철형, 권철심형으로 구분할 수 있다.
    또한 상수에 의하여 단상 변압기와 3상 변압기로 분류된다. 일반인이 쉽게 이해 할 수 있는 용량으로 변압기를 구분하면 소형변압기는 보통 용량이 1~5kVA, 중형 변압기는 75~500kVA, 대형 변압기는 500kVA 이상 제품으로 구분할 수 있다.
     여름철에 변압기 사고가 많이 나는 것은 과부하로 인해 발생된 열이 적정수준 이상으로 발생하기 때문인데 변압기 사용시 발생하는 열을 냉각시키는 방식에 따라서 건식 자냉식, 건식 풍냉식, 유입 자냉식, 유입 풍냉식, 유입 수냉식, 송유 자냉식, 송유 풍냉식, 송유 수냉식 등으로 구분할 수 있다.

         변압기에 사용되는 전기강판은 방향성 전기강판으로 특수한 공정을 거쳐 철판의 압연 방향을 일정한 방향으로 조정하여 자기적 특성을 대폭 향상시킨 제품이다. 물질의 원자는 (+), (-)의 자극(Magnetic Pole)을 가지고 있고, 같은 방향의 자극을 갖는 원자들의 집단을 자구(Domain)라고 지칭하는데, 전기에너지에 의해 자계(Magnetic Field)가 형성되면 자구벽이 이동하여 자성을 띄게 되는 성질을 이용한 것이다. 반면에 모터 등 회전기기에는 결정이 방향성을 띄지 않고 불규칙(Random)하게 배열된 무방향성 전기강판이 사용된다.
    전기강판은 일반강과는 다른 기능성 제품으로 철손(Core loss)와 자속밀도(Flux Density, Magnetic Induction) 등의 전기적 특성이 가장 중요하다. 하지만 인장강도나 경도 같은 기계적 특성이나 내식성 등의 화학적 특성은 타제품에 비해 중요도가 낮은 편이다.

         여기서 철손은 자기의 통로로 작용하는 철심의 자화과정에서 발생하는 자기저항에 의한 에너지 손실을 의미한다. 그리고 자속밀도는 일정한 자화력(전기에너지)을 받을 때 발생하는 단위 면적당의 자력선의 수로, 쉽게 설명하면 같은 전기에너지를 가했을 때 얼마나 자기에너지(자력선의 수)를 나타낼 수 있는가를 보여주는 특성치이다.
    세계 각국의 정부는 에너지 소비 절감을 위해 전력의 발전, 송배전에 사용되는 변압기 등에 대하여 다양한 에너지 효율 등급 규제 제도를 운영하고 있으며, 고급 방향성 전기강판은 우수한 자속밀도와 낮은 철손 등의 성능을 가지고 있어 변압기 효율을 극대화하는데 기여하고 있다.

     

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2018.10.8)  <생활 속의 철> 지면 발행

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    (생활 속의 철) 스테이플러

    • 날짜2018.06.04
    • 글쓴이이종민

    종이 몇 장을 겹쳐놓고 철심을 박아 묶어주는 도구를 영어로는 '스테이플러(Stapler)’, 한자어로는 '지철기(紙綴器)'라고 부른다.
    한국과 일본에서는 이 도구를 흔히 호치키스라고 부르는데 그 어원에 대해서는 의견이 분분하다. 과거 일본에서 스테이플러가 들어왔을 때 제품 뒷면에 적힌 제조사의 이름이 호치키스였기 때문이라는 의견도 있고 스테이플러를 발명한 사람이 기관총 발명가인 벤자민 호치키스이기 때문이라는 설도 있었으나 벤자민 호치키스는 스테이플러 발명과는 아무런 관련이 없는 것으로 밝혀졌기 때문이다.
     
    몇 해 전 국립국어원은 스테이플어의 사전적 정의를 ‘ㄷ’자 모양으로 생긴 철사 침을 사용하여 서류 따위를 철하는 도구로 정하고 호치키스는 미국의 상표명에서 나온 말로 설명하면서 순우리말인 '찍개'로 순화할 것을 권고하고 있다.
     
    최초의 스테이플러는 누가 발명했는지는 정확히 알 수가 없다. 하지만 역사적 기록을 살펴보면 현재의 스테이플러와 같은 용도로 18세기 프랑스 왕실에서 루이 15세를 위해 왕실 문양이 새겨진 제품을 만들었다고 한다.
     
    19세기 종이 사용이 늘어나면서 오늘날의 스테이플러와 같은 기능을 하는 다양한 제품들이 등장을 하게 된다. 1868년 미국에서는 알버트 클레츠커가 하나의 큰 철침을 사용하는 장치의 특허를 취득했다. 이 장치는 끝 부분이 자동으로 구부려지지 않아 손으로 구부려야만 했다.
     
    1877년에 헨리 헤일은 철침을 종이에 삽입하여 한 번에 구부릴 수 있는 기계에 대한 특허를 취득하였다. 하지만 상업적으로 성공을 거둔 제품은 거둔 스테이플러 모델은 조지 맥길이 1879년부터 생산한 것이다. 기존 제품들은 철침을 한 번에 하나씩 삽입해야 했지만 이 기계는 철침이 종이에 삽입되는 동시에 철침의 끝이 구부러졌다. 이후 한 번에 복수의 철침을 장전하기 위한 제품 설계는 여러 형태로 개선되었다. 1930년대에는 제조사들이 접착된 스테이플의 연속 조각을 생산하였으며, 이 철침을 장전하기 쉽도록 해주었다.
     
    일반적인 스테이플러의 철심은 연강 선재가 사용된다. 연강 선재는 스테이플러 철심 외에도 못, 철조망, 펜스 및 해저케이블 등에 사용되는데 국내 연강 선재 시장은 원가경쟁력을 앞세운 중국산 제품들이 시장을 장악하고 있다. 하지만 모든 스테이플러가 연강 선재를 철심으로 사용하는 것은 아니다.
     
    외과 수술용으로도 스테이플러가 사용되는데 수술용 철침에는 인체에 해가 없는 STS 합금 등이 주로 사용된다. 수술용 스테이플러는 철침 소재뿐만 아니라 형태적으로도 일반적인 스테이플러와 다르게 받침대가 없다. 수술용 철침은 'M'자 형태로 미리 제작되어 있는데, 이것을 피부에 대고 스테이플러의 손잡이에 압력을 가하면 철침의 두 끝 부분이 거의 만나 직사각형을 이루게 된다
     
    아예 철침이 없는 스테이플러도 있는데 일본에서 최초로 개발한 제품으로 5매에서 10매 정도의 구멍 뚫린 종이를 끼워 넣는 방식의 제품이 판매되고 있다.
     

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2018.6.4)  <생활 속의 철> 지면 발행
     

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    (생활 속의 철) 타이타닉 호의 침몰

    • 날짜2018.03.27
    • 글쓴이이종민

    최근 제임스 카메론의 영화 타이타닉이 개봉 20주년을 맞아 다시 개봉하여 관객에게 선을 보였다.  1912년 4월 15일 최초의 항해가 최후의 항해로 기록된 비운의 여객선 타이타닉호는 세상에서 가장 유명한 여객선일 것이다.
    침몰 사고가 발생한 지 한 세기가 지났지만 타이타닉호에 대한 대중의 관심은 영화의 흥행 성적만큼이나 여전하다. 타이타닉호는 총 무게가 4만 6328톤, 길이 268.8m, 너비 27.7m, 20층 건물의 높이를 가진 초대형 유람선으로 최대 탑승인원은 승무원 포함 3,500명에 이른다.

      6㎝ 두께의 강판과 300만 개의 리벳(rivet)으로 조립된 선체는 암초가 할퀴어도 끄떡없도록 이중바닥으로 제작되었으며, 16개 구역으로 구분된 방수 격벽과 이를 제어실에서 원격 조작으로 제어할 수 있는 최첨단 안전시스템이 있었기 때문에 당시로는 절대 침몰하지 않을 것이라고 여기던 세계 최대의 유람선이었지만 첫 출항이 마지막이 되었다.

      타이타닉호의 침몰 원인에 대해서는 설이 분분하다. 빙산에 부딪혔고 배에 물이 차는 바람에 가라앉은 것은 분명하지만 첨단 시스템을 갖춘 배가 큰 빙산을 보지 못하고 부딪혔다는 사실 자체가 석연치 않기 때문이다.

      하지만 당시로는 최첨단이던 안전시스템에 대한 과신이 사고의 빌미를 제공했다는 주장도 있다. 실제로 출항일인 1912년 4월 10일 오전부터 빙산이 돌아다닌다는 위험한 소식이 선박 사이의 무선통신으로 경고되고 있었으며 사고 하루 전인 4월 14일에는 타이타닉호는 6통의 경고를 통신으로 받았다.

      그러나 타이타닉 호의 통신사들은 승객들의 통신 발신 업무에 쫓기고 있었고 이 계절의 북대서양의 항해에는 자주 있는 일이라고 여겨서 경고를 대수롭지 않게 생각했다고 한다.

      또한 타이타닉호의 측면이 아닌 정면이 빙산과 충돌했다면 침수한 방수 구역이 상대적으로 좁은 범위로 한정되어 타이타닉호가 침몰이 되지 않았을 거란 주장도 있다. 결과적으로 빙산과의 충돌을 피하고자 타이타닉호의 키를 돌려 어중간하게 방향을 바꾸었던 것이 피해를 가중시켰다는 주장도 있다.

      이러한 사고 발생 원인과는 별도로 타이타닉호 선체가 쉽게 찢긴 것은 당시 제강기술의 한계로 판단된다. 최근 수행한 타이타닉호 선체의 샘플 조사 결과에 의하면 선체에 사용된 강판들은 현대 기술로 생산되는 철강제품 대비 황은 2배, 인은 4배 정도 많은 양이 검출되었는데 이러한 이유 때문에 상대적으로 낮은 온도에서 강판이 인성을 가지고 휘어지기보다는 깨져버리는 취성이 매우 강했다.

      또한 타이타닉호에 사용된 리벳에서도 고농도의 슬래그가 검출되었는데 이 역시 타이타닉호의 침몰에 부정적인 영향을 끼친 것으로 보인다. 타이타닉호가 침몰 당시 북대서양의 차가운 해수를 가로지르며 항해하고 있어 취성 파괴가 일어나기 쉬운 조건이었다. 

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2018.3.27)  <생활 속의 철>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=421103

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    (생활 속의 철) 스케이트 날

    • 날짜2018.02.02
    • 글쓴이이종민

    평창 올림픽의 개최로 동계 스포츠에 대한 관심이 고조되고 있다. 과거 대비 동계 스포츠 종목별 국민적 관심이 다양해지고 우리나라 선수들의 기량도 세계 Top class 선수들과 비교해도 될 만큼 많이 향상된 것도 사실이다. 

    특히 지난 두 번의 동계 올림픽에서 각각 금메달과 은메달을 획득한 김연아 선수 때문에 피겨 스케이팅에 대한 국민적 관심도 모두 높다.

    스케이트의 기원에 대해서는 확실한 문헌이 없고, 연구결과에 따라 추정 연대가 달라지기는 하나 대체로 기원전 3,000~5,000여 년 전에 스칸디나비아 반도에서 시작했을 것으로 추정되고 있다. 
     
    초기의 스케이트는 사슴, 소, 순록 같은 동물의 다리 뼈나 갈비 뼈 등으로 날을 만들어 사용하였는데, 이후 동물 뼈는 목재로 대체되었고 1592년 스코틀랜드에서 최초로 스케이트 날 소재로 철을 사용하기 시작했다고 한다. 
     
    철의 사용은 얼음을 보다 부드럽게 지나갈 수 있도록 하여 스케이팅 속도를 더욱 빠르게 하였다. 이러한 스케이팅 기술의 발전은 1642년 영국의 에든버러 지역에서 최초의 스케이팅 클럽 탄생으로 이어졌다. 

    1865년에는 캐나다의 존 포브스(John Forbes)가 강철로 스케이트 날을 만들었는데 이때부터 강철이 스케이트 날의 주요 소재로 사용되었으며, 부식에 강한 스테인리스 스틸이 개발되면서 주요 소재로 부상했다. 
    스케이트 날로 사용되는 대표적인 스테인리스스틸은 420C, 440C 등이다. 최근에는 기존 소재 대비 더 가볍고 부식에 강한 티타늄과 같은 특수 소재를 사용하는 제품들이 나오고 있다.
     
    스케이트 날은 사용목적에 따라 크게 네 가지로 구분할 수 있다. 
     
    먼저, 전통적으로 한국의 동계올림픽 효자종목인 쇼트트랙용 스케이트 날은 가운데가 양 끝보다 5∼6㎜ 정도 불룩한 곡선 구조로 설계된다. 이는 코너링 위주로 진행되는 쇼트트랙 경기의 특성상 날을 둥글게 깎아 얼음판에 닫는 면적을 최소화하는 한편, 원심력을 적게 받게 하여 안정적이고 빠르게 회전할 수 있게 하기 위함이다.
     
    스피드 스케이트용은 스케이트 날을 평평하게 함으로써 얼음판에 닿는 날의 면적을 고르게 하여 얼음판을 차는 힘을 강하게 하는 한편, 스케이트 날 뒷부분이 신발과 분리되는 클랩(Clap) 장치를 가지고 있다. 이는 발로 얼음판을 지치는 순간 날이 최대한 표면에 붙어있게 해 마찰력을 증가시키기 위한 것이라 한다. 
     
    피겨 스케이트용 스케이트의 날은 앞 부분이 둥글고 뒷부분을 평평하게 만들어 빨리 회전하고 정지하는데 유리하도록 설계되었다. 곡선 이동이 많은 피겨 스케이트의 특성상 날의 길이는 쇼트트랙과 스피드 스케이팅용 보다는 짧게 만들어진다. 날 앞부분에는 톱니가 달려있어 점프와 스핀 등의 동작 시 선수가 미끄러지는 것을 방지해준다. 또한, 얼음과의 마찰 면에 약간의 흠을 내주어 방향전환을 쉽게 해준다. 
     
    마지막으로 아이스하키용 날은 피겨와 비슷한 구조를 보이는데 속도를 위해 피겨용보다 약간 길게 설계되고 퍽을 맞았을 때 날이 부러지지 않도록 두껍게 만들어진다. 

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2018.2.2)  <생활 속의 철>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=388917

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    (생활 속의 철 이야기) 자동차 재활용

    • 날짜2018.01.18
    • 글쓴이이종민

    전세계 자동차생산은 2017년 기준 9,400만대 수준이며, 연간 폐기되는 자동차는 6,000만대에 이를 것으로 추정된다. 기후변화 대응 및 이산화탄소 감축 등 당면 과제를 풀기 위해 세계 각국은 자동차의 친환경적인 처리 개발 기술과 제도화에 힘쓰고 있다.

      연간 400만대 이상의 차량이 생산되는 우리나라의 경우, 노후된 차량이 개발도상국 등으로 많이 수출되는 관계로 한국자동차해체재활용업협회 통계에 의하면 2016년 기준 연간 폐차대수는 79만대 수준이나 향후 지속적으로 증가가 예상된다.

      자동차를 폐차하는 순서는 우선 액상류, 배터리, 타이어, 에어백 등을 사전처리하고 재사용 및 재활용이 가능한 중고 부품을 해체한 후 차량을 압축하는데, 압축된 자체는 파쇄되는 금속류와 비금속류로 분리를 하게 된다. 

       여기서 비금속류의 파쇄잔재물을 ASR(Automobile Shredder Residue)이라 지칭한다. 통상적으로 1만대의 폐차를 분쇄하면 약 4천톤의 철이 나온다고 한다. 폐차 재활용 기술 수준에 따라 소위 3R이라 일컫는 제품의 절감(Reduce), 폐기물의 재사용(Reuse) 및 완성차의 수리 폐기시 재활용(Recycle) 등이 이루어지는데 폐차의 재활용률은 차량의 총 중량에서 재활용 또는 에너지 회수가 가능한 중량을 재활용률이라 지칭한다.

      통상적으로 ASR은 매립하는 것이 일반적이었는데 1990년대 후반부터 이를 회수하여 재활용하는 시도들이 이루어졌으며 그 대표적인 업체가 토요타메탈이다. ASR을 재활용하여 자동차용 방음소재(RSPP: Recycled Sound Proofing Products), 전기로의 연원료 등으로 사용되며 폐기물로 처리되었던 철, 비철금속 및 용해 고체화물 등도 재활용된다.

       ASR의 재활용 프로세스는 풍력분리와 자력 선별기 등을 통해 철스크랩을 선별해내고 비철금속이나 고무 등 슈레더 더스트는 회전채와 파쇄, 풍력 분리 및 비중 분리 과정 등을 거쳐 재활용된다. 

       토요타메탈의 자료에 따르면 중량비 기준으로 ASR을 구성하는 대표 물질은 수지(33%)지만 철과 비철 금속도 각각 8%, 4%를 차지하고 있다. 과거에 매립되던 물질이 회수되어 재활용되고 있으며 2016년도 기준, 토요타메탈 ASR의 재활용률은 94% 수준이다.

      타기업 보다 토요타메탈이 선도적인 ASR 기술을 보유할 수 있었던 것은 차량을 쉽게 해체하게 하는 차량 구조와 효율적인 해체 기술이 있었기 때문인데 최근에는 전기차 시대에 대응하기 위해서 토요타의 하이브리드 자동차인 Prius 등에 사용되는 배터리 해체 및 재활용 기술 연구에 박차를 가하고 있다. 

       또한 35개 이상 되는 협력 해체 사업자들에서 자동차 해체를 효율적으로 할 수 있도록 도면 제공 등 무상 기술 이전 활동을 벌이고 있다.

      일본은 2001년 가전, 2005년 자동차 재활용을 법으로 의무화했는데 토요타는 이미 1970년에 토요타메탈을 설립했고 재활용을 시작했다. 1973년에는 토요타 케미컬엔지니어링社가 설립되었는데 주 사업 분야는 폐오일의 재활용이다. 일본 재활용법의 2015년 목표치는 토요타메탈이 이미 2007년 달성한 목표였다. 토요타가 세계 시장에서 자동차 1위 기업의 명성을 쌓는 이유가 뭔지 쉽게 유추해볼 수 있다.

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2018.1.18)  <생활 속의 철 이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=388122

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    (생활 속의 철) 안경테

    • 날짜2017.12.11
    • 글쓴이이종민

    인간의 시력과 안경에 관한 기록은 기원전 5세기 고대 그리스 시대부터 남아있다. 당대 사람들은 일찍이 물이 담긴 유리잔을 통해서 사물을 들여다보면 실제 크기 보다 커 보인다는 사실을 발견했다는 전해진다.
     
    하지만 우리가 초기 안경이라 부를 만한 제품은 13세기에 이르러서 만들어졌다. 12세기 영국에서 로저 베이컨(Roger Bacon)이 망원경의 원리에 대해서 기술한 적은 있지만 실제로 원시 교정용 망원 렌즈가 달린 안경이 발명된 곳은 이탈리아였다. 

    지금도 유리 공예로 명성이 자자한 베니스의 뮤라노(Murano) 섬에서 연질 유리를 볼록 렌즈로 깎아 안경테에 장착한 돋보기 안경을 최초로 디자인하여 얼굴에 착용하고 다녔다. 곡선 굴곡과 모양이 불규칙한 자연석 대신하여 굴곡이 일정하고 무게까지 가벼운 유리 소재를 안경 렌즈로 사용한 혁신의 시작점이었다. 
     

    이후 15세기에는 오목 렌즈가 개발되어 근시안을 교정할 수 있게 되었다. 여전히 유리 렌즈 주변으로 빛이 여러 각도로 굴절되어 무지개 빛이 반사된다는 문제점이 있었지만, 이 현상도 18세기 영국 발명가 체스터 홀(Chester Moor Hall)이 발명한 아크로매트(Achromat) 렌즈로 해결됐다. 실질적인 안경의 대중화는 여기서부터 시작되었다고 볼 수 있다.
     

    안경이 우리나라에 전파된 것은 16세기 말 중국을 통해 들어온 것으로 추측 되고 있으며 선조(재위 1567~1608) 시대에는 안경을 신하들에게 하사했다는 기록도 있다. 하지만 이 때 안경은 극히 소량만 생산되어 제한된 일부 부유층에만 보급되었고 영조 때가 되어서야 본격적인 보급이 시작되었다고 한다.
     

    현재 안경테의 소재는 크게 금속 계열과 플라스틱 계열로 양분할 수 있는데 금속이 안경태의 주 재료로 사용된 것은 1600년대부터이며, 현재의 안경과 같이 귀에 안경테 다리부의 끝부분을 걸 수 있는 안경테가 개발된 시기는 1850년 이후이다.

    이 시기 안경은 코에 큰 하중을 주어 부담을 주었는데 1868년에 개발된 플라스틱이 안경테에 사용되어 안경 자체의 무게를 줄이는데 커다란 공헌을 하였다. 

    1982년 일본에서 타이타늄 안경테, 이후 탄소섬유 등으로 만든 안경테가 최초로 시판되어 큰 인기를 끌었고, 최근에는 형상 기억합금 소재를 이용한 제품까지 판매되고 있다.
     
    우리나라에서 안경테의 초기 재료는 소뿔, 나무 및 거북등껍질 등이 사용되었으며 19세기 이후에는 금, 은 등 귀금속을 활용한 안경테가 제작되었다. 나무 안경테의 재료로는 단단하고 습기에 강한 대추 나무가 주로 사용되었다.
     
    최근 안경테에 주로 사용되는 금속 소재는 타이타늄, 베타타이타늄, 모넬, 니켈, 알루미늄, 형상기억합금 및 금, 은 등이 있으며 소재별로 장단점이 달라 용도에 맞게 소재를 선택한다. 
     
    초탄성 합금인 베타티타늄과 슈퍼 스테인리스 스틸은 금속 소재 중 안경테로 가장 많이 사용되는 제품들이며 이들 제품은 기존 금속 안경테 대비 경량화가 가능하여 착용감이 좋고 땀이나 염분에 따른 변형, 변질이 거의 없는 장점이 있다. 플라스틱 안경테 소재는 아세테이트, 셀룰로이드,옵틸, 발탄소재, 폴리아미드, TR 등이 있는데 금속 안경테와 마찬가지로 소재별 장단점이 존재한다.

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.12.11)  <생활 속 철>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=386328

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    (생활 속의 철) 스테인레스 비누

    • 날짜2017.11.28
    • 글쓴이이종민

    우리 생활에서 철의 용도는 거의 무한하다고 할 수 있다. 거리를 다니는 자동차로부터 세면기 등의 배관, 건축∙토목물의 구조재, 식기류 및 주방용품까지 다양하게 사용되고 있기 때문이다. 사람들에게 익숙하지는 않지만 아는 사람은 다 아는 철의 특별한 용도가 있는데 바로 냄새 제거다.
     
    악취는 자극성 있는 기체가 사람의 후각을 자극하여 불쾌감을 주거나 혐오감을 주는 상태를 말한다. 악취의 원인이 되는 대표적인 물질로는 썩은 계란 냄새의 주 원인인 황화수소, 생선 썩는 냄새의 트리메틸아민, 메틸메르캅탄, 그리고 마지막으로 화장실 냄새의 주 원인인 암모니아 등이 있다.
     
    보통 시중에서 판매되는 악취 제거 제품들은 크게 세 가지 방법으로 냄새를 제거한다. 첫 번째는 악취가 나는 물질보다 더 강한 향료를 사용해서 악취를 못 느끼는 방법이다. 대표적인 제품으로는 사람들이 애용하는 향수 혹은 방향제가 이 방법에 속한다.
     
    두 번째는 물리적인 방법으로 대표적인 예가 바로 숯을 이용하는 것이다. 숯은 다공성 물질로 냄새를 발생시키는 원인 물질을 표면에 흡착하여 냄새를 제거하는 효과를 낸다. 시중에 판매되고 있는 냉장고 냄새 제거 제품 중 일부는 숯의 일종인 활성탄을 이용한 것이다. 하지만 냄새 원인 물질들이 활성탄의 구멍에 모두 흡착되면 더 이상 흡착을 못하므로 효과가 없다. 냄새 탈취제로 쓰인 활성탄을 정기적으로 바꿔줘야 하는 이유다. 따라서 숯을 냉장고에 넣어두었다면 가끔 통풍이 잘되는 곳에 놓고 햇볕에 말렸다가 써야 효과가 있다. 온도가 올라가면 냄새 분자의 운동성이 증가하여 냄새 분자가 기공을 빠져나가기 때문이다.  
     
    세 번째는 화학적인 방법을 사용한 것으로 냉장고 냄새 제거제인 ‘냄새 먹는 OO’류나 섬유 탈취제 등 대부분의 탈취 제품이 여기에 속한다. 이들 제품에 들어있는 안정화 이산화염소는 강한 산화력으로 냄새 나는 물질을 산화시킨다. 제품의 뚜껑을 열었을 때 금방 소독된 물에서 나는 것과 같은 냄새가 나는 것이 바로 염소 성분 때문이다. 액체 탈취제에 사용되는 화학 물질은 수산화프로필 베타 사이클로덱스트린, 염화아연 등의 분자로 이뤄진 물질인데, 섬유에 배인 냄새 분자를 감싸서 증발시키는 메커니즘을 갖고 있다. 이것은 비누가 빨래의 오염물질을 제거하는 원리와 비슷하다.
     
    소위 쇠비누라고 불리는 스테인리스 비누는 위 세 가지 방법 중 물리적인 방법을 사용하여 냄새를 제거하는 것으로 생선, 마늘, 양파를 조리한 후 흐르는 물에 스테인리스 비누와 함께 20~30초간 씻듯이 손을 비벼주면 손에 밴 냄새가 사라지는 효과가 있다.
    냄새 제거 효과가 발생하는 것은 냄새의 원인 성분인 암모니아, 황하수소, 트리메틸아민, 메틸메르캅탄 등의 분자 입자들이 마이너스 이온이 되어 물과 함께 씻으면 물의 플러스 이온에 의해 당겨지는 원리를 이용한 것이다. 이들 스테인리스 비누들은 2000년대 초반부터 독일 메이커들에 의해 생산되기 시작되었고 친환경적이고 신기한 제품으로 화제가 되어 독일 등 유럽 여행 후 가장 인기 있는 선물 아이템 중 하나가 되기도 하였다.

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.11.28)  <생활 속 철>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=385723
     

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    도시 미관을 바꾸는 맨홀 뚜껑

    • 날짜2017.09.26
    • 글쓴이이종민

     하루에도 수십 개를 밟고 지나가면서도 그 존재 조차 기억을 못하는 것이 바로 맨홀 뚜껑이다. 내구성 등의 강점 때문에 거의 모든 맨홀 뚜껑이 주철로 제작되는데, 크게 주목 받지 못하는 이유는 바로 획일화된 동그란 형태와 별로 관심을 못 끄는 검은색의 디자인이어서인지 모르겠다
     
     그런 맨홀 디자인을 다양화하고 도시의 특색을 입히려는 노력이 여러 도시에서 일어나고 있다. 2015년 서울시 종로구는 내외국인 관광객이 많이 찾은 인사동의 57개 맨홀 뚜껑을 매듭문양 디자인으로 교체했다. 매듭 모양 디자인은 같은 해 6월 진행한 ‘맨홀 뚜껑 디자인 공모전’에서 공모된 디자인으로 소화전용 맨홀 뚜껑은 노란색으로 입혀 화재 시 쉽게 확인이 가능하도록 하였으며 맨홀의 용도표시와 뚜껑 개폐가 가능하도록 손잡이를 설치하였다. 
     
     인사동에 설치된 매듭 문양의 의미는 ‘인사, 매듭으로 맺어지다’라는 주제로 과거에는 관인방과 대사동이라는 두 동네가 합쳐서 인사동으로 탄생을 했고, 현재는 한국과 세계를 이어주는 장소라는 점에서 인사동의 성격을 연결과 맺어짐으로 규정하고 이를 전통 공예인 매듭이라는 매개체로 표현한 것이라고 한다. 우리나라에서 도시별 특성을 살려 맨홀 뚜껑을 제작한 또 다른 사례는 통영인데 이순신 장군이 만든 거북선 문양을 맨홀 뚜껑 디자인으로 사용하였다.
     
     인사동처럼 도시, 지역별 특성을 살려 맨홀 뚜껑을 제작한 시초는 바로 일본의 오키나하다. 도시 미관을 살리기 위해 1977년 물고기 떼를 맨홀 뚜껑에 새겨 넣은 오키나와 나하(那覇)시였는데 점차 일본 각 지역으로 디자인 맨홀 뚜껑이 유행하여 일본 전체 맨홀 뚜껑 중 약 95%이상이 각 지역의 특색을 담고 있다고 한다. 일본 국토교통성과 하수도단체가 설립한 ‘하수도홍보 플랫폼’에 따르면 일본에는 간단한 기하학적 문양을 포함해 약 1만2000종의 맨홀 뚜껑이 있는 것으로 추산되고 있다.  
     
    이러한 맨홀 뚜껑 붐의 배경에는 SNS 확산과 더불어 2016년에 출시된 맨홀 카드도 한 몫을 담당했다. 2016년 4월 일본 ‘하수도홍보 플랫폼’이 하수도에 대한 좋지 않은 이미지를 바꾸기 위해 무료 형태로 맨홀 카드를 발매했는데, 첫 시리즈 30종은 10만장이 순식간에 팔려 증쇄를 해야 했을 정도로 높은 인기를 얻었다. 맨홀 카드는 이후 4개월에 한 번씩 새로운 시리즈를 발행되고 있으며 2017년 8월 현재, 191개 지자체가 222종을 발행한 상태다.
    맨홀 카드의 앞면에는 맨홀 뚜껑 사진과 위치를 나타내는 좌표가, 뒷면에는 디자인의 유래와 지역 정보가 실려 있다. 맨홀 카드는 독특한 디자인뿐만 아니라, 현지에 가지 않으면 구입할 수 없다는 희소성 때문에 맨홀러(Manholer)라는 새로운 매니아층을 양산하면서 큰 인기를 끌고 있다.
     
     유럽의 경우도 독특한 디자인의 맨홀 뚜껑이 제작된 도시들이 있는데 이탈리아 밀라노의 상수도 맨홀은 명품의 도시라는 명성에 걸맞게 프라다와 협업하여 상수도 맨홀을 물방울이 떨어져 구멍으로 흘러 들어가는 기하학적 형상으로 표현하였고 다른 도시와 차별되게 네모난 형태로 맨홀을 제작하였다. 밀라노의 경우 조르지오 아르마니, 베르사체 등 대표적인 명품 브랜드와 협업으로 다양한 맨홀 뚜껑을 제작했다. 또한 독일 베를린의 경우 브란덴부르크문, 베를린 타워 및 올림픽 경기장 등 도시의 명소들을 맨홀에 새기어 관광객들의 주목을 끌고 있다.

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.09.26)  <생활 속 철이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=382893

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    골절치료에 사용되는 생체금속

    • 날짜2017.04.14
    • 글쓴이이종민

    생체재료(Biomaterials)란 용어에 대해 세계적으로 통일된 정의는 아직 없으나 의약품을 제외한 인공 또는 천연의 재료로서, 인체 내에서 사용 기간에 관계없이 인체 내 계통(System)의 전체 또는 일부에 사용되어 인체의 조직, 기관 또는 기능을 치료, 보강 및 회복시키는 재료를 일컫는다.

     생체재료의 기원전 2000~3000년 전부터 시작되었다. 중국, 로마 등지에서 금으로 만든 의치, 유리 안구 및 나무로 만든 치아 등이 이식용으로 사용된 흔적이 있으며 청동이나 구리 등을 이용하여 부러진 뼈를 접합하기도 하였다.

     하지만 실질적인 생체 재료의 사용은 1860년대 리스터(Joseph Lister)에 의하여 무균 외과 수술기법(Aseptic surgical technique)이 개발된 후에야 가능하게 되었다. 그 이전의 이식 수술에서는 철, 금, 은, 백금 등이 사용된 것으로 추정은 되지만 세균 감염으로 인하여 대부분 이식 수술이 성공적이지 못했으며 이로 인해 생체 재료의 사용이나 개발이 활발하게 이루어지지는 않았다. 또한 보철 치료 등도 인체 내부에 하는 것이 아니라 신체 외부에 하는 것이 일반적이었다.

     리스터가 무균 외과수술기법을 개발한 이후 1880년 글럭(Gluck)이 뼈를 고정하기 위해 수지성 시멘트와 상아를 이용하여 보철을 시도하였고 1890년에는 레인(Lane)이 골절 고정에 금속제 나사와 고정판을 사용하였다.

     1910년대 셔먼(Sherman)이 바나듐 합금을 사용하여 고강도 bone plate를 제조하였으나 인체 내에서 너무 빨리 부식이 발생하는 문제점이 나타났고 이를 보완하기 위해 1930년대 들어서 스테인리스 스틸이나 코발트-크롬 합금이 생체 재료로 개발되어 현재까지 bone plate나 인공 관절의 재료로 사용되고 있다.

     현재 사용되고 있는 생체재료는 크게 금속, 고분자, 세라믹 및 복합재료 등으로 구분할 수 있는데 금속계 생체재료는 주로 골절 치료용으로 많이 사용되고 있다. 골절된 뼈를 고정하며 힘을 지탱하고 또 무수히 반복되는 힘을 견뎌야 하기 때문이다.

     골절 치료를 위해 사용되는 생체금속의 용도는 다양하다. 뼈가 부러졌을 때는 뼈를 고정하는 골 고정용 와이어로 부러진 부위를 묶어주거나 골 고정판, 골 고정용 스크류로 서로 연결하고, 골수 내에 금속 로드를 박아 체중을 지탱하게 한다. 뼈를 고정해 더 이상의 골절이 진행되지 않도록 하고, 뼈가 다시 붙을 수 있도록 하는 것이다.

     이러한 생체금속에서 가장 중요한 조건은 인체 내부에서 재료가 녹이 슬지 않아야 한다는 것이다. 우리 몸은 60~70%가 물로 되어있고, 부식을 일으키는 염소 이온이 풍부하므로 소재에 녹이 생기기 좋은 환경이기 때문이다.

     초기 생체금속은 철, 금, 은, 백금 등 다양한 재료가 사용되었으나 최근에는 스테인리스 제품이 가장 많이 사용되고 있는데 그 중에서도 부식을 최소화하기 위해 탄소의 농도를 최저인 0.03% 이하로 낮춘 제품인 SUS 316L이 골 고정용으로 가장 많이 사용되고 있다. 이외 타이타늄과 코발트-크롬 합금 등이 생체 금속재료로 많이 사용되고 있다.

     생체재료가 우리 몸에서 잘 활용되기 위해서는 ‘생체 안정성’과 ‘생체 친화성’이 요구된다. 생체 안정성이 중요한 이유는 아무리 우수한 재료라고 해도 우리 몸 속에서 유해한 물질을 방출하거나 독성반응을 나타내면 생체재료로 적합하지 않기 때문이다. 또한, 생체 안정성이 확보된 소재라고 해도 몸 속의 조직과 닿아 예상치 못한 알레르기 반응이나 기타 부작용을 일으키면 이를 사용할 수 없기 때문에 생체 친화성 또한 중요하다.


    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.04.14)  <생활 속 철이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=374560

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    볼펜에 녹아 있는 철강기술

    • 날짜2017.04.03
    • 글쓴이이종민

    “우린 아직 볼펜 하나 제대로 못 만들고 있다.” 이 말은 바로 중국의 리커창(李克强) 총리가 중국 제조업의 첨단화를 강조할 때마다 지난 연말까지 하던 말이다. 중국은 일 년에 380억 개의 볼펜을 생산하여 전 세계 공급량의 80% 정도를 담당하고 있지만 볼펜의 핵심 기술인 볼펜 심은 자체 생산하지 못하고 일본, 독일에서 수입하여 조달한다는 의미였다.

    하지만 리커창 총리의 볼펜 이야기는 올해 1월부터 들을 수 없게 되었다. 중국 정부는 2011년 볼펜 심 국산화를 중점 연구개발사업으로 선정하고 2014년까지 6000만 위안(약 105억원)의 예산을 투입하여 볼펜 심 개발에 집중하였다. 이러한 지난 해 9월 타이위안(太原) 강철이 2.3㎜의 일정한 두께로 사출되는 볼펜 심용 스테인리스 강선 합금 개발에 성공하였고 올 들어 볼펜 제조업체 베이파(貝發) 그룹이 이 스테인리스 강선을 가지고 100% 중국제 볼펜 심을 개발했기 때문이다.

    볼펜이 나오기 전까지 서양의 주된 필기도구는 펜과 만년필이었으나 필기할 수 있는 물질의 종류나 제품의 대량 생산에는 제약이 많았다. 볼펜에 대한 연구개발에 대한 역사적 기록은 17세기 갈릴레오 갈릴레이 때부터 시작되었다는 이야기가 나올 만큼 오래된 것이었으며, 볼펜에 대한 첫 특허는 19세기 후반부터 나오기도 하였으나 당시 제품은 볼펜 심이 너무 거칠어서 종이 위에 세밀하게 글을 쓰기에는 적당하지 못하였다.

    따라서 새로운 필기구 개발을 위한 인류의 노력은 20세기 초∙중반까지도 수많은 시행착오를 거듭하였다. 그리고 마침내 오늘날과 같은 형태의 볼펜의 출현은 헝가리의 라슬로 비로(László Bíró)에 의해서 이루어졌다. 우리나라에서는 볼펜, 중국어로는 原子筆, 영어로는 ball-point pen 또는 ball pen이라고 불리는데 영국과 호주 등에서는 발명가 이름인 biro를 사용하여 제품을 부르기도 한다.

    신문 편집자였던 라슬로 비로는 글을 많이 쓰면서 만년필 때문에 골치를 앓고 있었는데 잉크를 채우고 지저분해진 종이를 치우는데 시간이 많이 들고 만년필의 날카로운 펜 끝 때문에 종이가 쉽게 찢어지는 점 등이 불만이었다. 그는 이러한 문제들을 해결하기 위해 볼펜 개발에 관심을 가지게 된다. 그는 신문 인쇄 잉크가 빨리 말라서 종이가 젖거나 얼룩이 생기지 않는다는 점에 착안하여 신문 인쇄 잉크를 사용하여 볼펜을 만들고자 했다. 당시 볼펜의 또 다른 문제점은 잉크가 원하는 대로 흐르지 않아서 사용 시에는 볼펜을 거의 수직으로 잡고 써야만 된다는 점이었는데 이는 잉크 관에 압력을 가해 삼투압을 이용해 잉크가 흐르게 하도록 하여 해결하였다.

    비로는 화학자인 동생 조오지의 도움으로 현재 형태의 볼펜을 개발하고 1938년 6월 15일 영국 정부에 특허를 신청하였으나 상업적인 생산은 1940년 비로 형제가 나치 독일을 피해 아르헨티나로 이주하여 ‘Birome’ 이라는 브랜드는 제품을 생산하면서 시작되었다.

    미국에서는 1945년부터 생산, 판매되기 시작하였는데 미국에서 처음 팔린 볼펜의 가격은 한 자루에 $12.5달러로 당시 물가를 반영하면 엄청나게 높은 가격이었다.

    볼펜은 그 후 영국을 비롯한 유럽 전역에서 볼펜이 생산되었으며 보다 저렴한 볼펜 심은 BIC, 후버, 제록스 같은 회사에 의해 대량 생산되어 대중화가 이루어졌다. 우리나라에서는 1963년부터 ㈜모나미가 제품을 생산, 판매하였는데 볼펜 심 국산화는 크롬강으로 1975년에 이루어졌다.

    이종민 수석연구원

    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.04.03)  <생활 속 철이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=373713

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    지진으로부터 마천루를 보호하는 강철 공

    • 날짜2017.03.14
    • 글쓴이이종민

    타이완의 맨하탄이라 불리는 신이(信義)지구에 위치한 타이베이 금융센터는 건물의 층수를 지칭하여 ‘'타이베이 101 빌딩(높이 508m, 지상 101층, 지하 5층)’'이라고 불린다. 2004년에 완공된 이 건물은 2010년 1월 아랍에미리트연합(UAE) 두바이에 '부르즈칼리파'(162층·828m)가 완공되기 전만 해도 세계 최고의 마천루라는 타이틀을 가졌었으며 타이완 최고의 관광 아이콘이 되었다.
     
    타이완의 유명 건축가 리쭈위안이 설계한 이 건물의 외관은 하늘로 뻗어 나가는 대나무 위에 꽃잎이 겹겹이 포개진 형상을 띄고 있는데 건물 외관의 8개 마디 형상은 중화 문화권에서 부, 번영, 성장, 발전 등을 의미하는 숫자 ‘8’을 염두에 둔 것이라고 한다.  
     
    타이베이 101 빌딩 89층에 위치한 전망대는 사방이 유리로 설계되어 타이베이 시내를 360도 파노라마로 감상할 수 있다. 전망대 전용 엘리베이터는 순간 속도가 분당 1km가 넘어 1층에서 전망대까지 40초 정도에 도착할 수 있다.
    전망대에서 볼 수 있는 특이한 점은 아래 88층부터 92층까지 연결되어 설치된 황금색 쇠구슬이다.  타이베이 101빌딩이 설계 단계부터 관광 상품의 하나로 내세운 이 쇠구슬의 역할은 강한 지진이나 바람으로부터 빌딩이 견딜 수 있게 하는 일종의 내진구조물(Wind damper)이다.
     
    대만은 세계에서 가장 활발한 지진 활동이 일어나는 곳으로 흔히 불의 고리라고 불리는 환태평양 지진대에 속해있다. 대만 남부의 동중국해는 유라시아판과 필리핀판이 맞물려 있기 때문에 이 두 지진판이 서로 충돌하여 엄청난 진동이 발생하게 된다. 실제로 1999년 대지진 당시 2,400여명이 목숨을 잃고 건물 5만여 채가 무너졌으며 타이베이 101 빌딩 공사가 진행되었던 2001년 3월에도 규모 6.8의 강진이 발생해 공사장 인부 5명이 사망하는 사고가 발생하였다.
     
    타이베이 101 빌딩의 쇠구슬의 원리는 시계추 원리와 비슷하다. 시계추가 달린 괘종시계를 좌우로 흔들어도 시계추는 지구의 중심방향을 유지하며 거의 진동하지 않고, 시계추의 무게가 더 무거울수록 더 큰 진동에도 괘종시계가 넘어가지 않는다.
    타이베이 101 빌딩의 쇠구슬은 건물이 흔들릴 때 반대 방향으로 이동해 건물이 덜 흔들리도록 하는데 건물에 작용하는 충격의 40%까지 완충시키는 효과를 낸다고 한다.
     
    쇠구슬의 제작 비용은 80만 달러가 소요되었고 무게는 약 660톤이다.  빌딩 시공 시 쇠구슬을 지상으로부터 88층까지 한번에 올릴 수가 없어 두게 12.5cm의 강철판 41개를 설치장소까지 각각 올린 후에 현장에서 용접작업을 하여 지름 5.5m의 쇠구슬로 만들었다고 한다.
    쇠구슬은 16개의 강철 케이블 로프를 사용하여 4개 위치에서 매달아 진차처럼 매달리게 하였는데 강철 케이블의 상단부는 92층에 고정되어 있다.
     
    쇠구슬은 하단부는 요람 주위에 길이 2미터의 유압 범퍼 8개가 설치되어 있다. 건물 전망대에는 2013년 지진 발생 시 쇠구슬이 건물이 흔들리는 방향의 반대방향으로 이동하는 모습이 녹화되어 관람객들에게 상영되고 있다.
     
     그림1. 타이베이 101빌딩의 강철 구



     






    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.03.14)  <생활 속 철이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=372910

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    전극봉

    • 날짜2017.02.23
    • 글쓴이이종민

      현재 철강제품을 생산하는 제조법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 하나는 자연상태의 철광석을 환원제이자 열원인 석탄과 반응하게 하여 쇳물을 얻는 고로법(용광로법)이며, 다른 하나는 한번 이상 철강제품으로 만들어졌다가 회수된 철스크랩을 다시 전기로에서 녹여 원하는 철강제품을 제조하는 전기로법이다.

      탄소막대에 전류를 흐르게 하고 아크(Arc)를 발생시켜 그 열로 철을 녹이는 실험은 1879년부터 시작되었고 이러한 원리를 이용해 다양한 전기로 조업 방법이 개발되다가 1964년 UHP(Ultra High Power) 방식이 개발되면서 전기로 조업의 생산성은 획기적으로 상승하였다.

      전기로에서 철스크랩을 용해하는 전극봉도 주성분은 탄소다. 전극봉은 연필심과 같은 구조와 성질을 가진다. 즉, 6개의 탄소 원자가 6각형의 고리 모양으로 연결된 것이 층층이 쌓여있는 구조다.

      하지만 연필심과 같은 일반 흑연은 층과 층 사이에 전류가 잘 통하지 않기 때문에 전극봉은 이들 층간 배열을 길이 방향으로 직선화 시킨 구조로 만들어 전류를 잘 흐르도록 제조한다.

      전극봉의 제조방법은 다음과 같다. 석탄을 가열하여 녹이면 석탄 입자끼리 다시 뭉쳐져 높은 강도의 덩어리가 만들어지는데 이것이 용광로의 원료로도 사용하는 코크스이다. 이 코크스를 2,500°C 이상에서 재처리하면 인조 흑연이 만들어지며 이것으로 전극봉을 만든다.

      인조 흑연의 특성은 고밀도, 고강도의 초미립자 구조로 전극의 소모가 적고 기계 가공성이 좋은 장점이 있다. 일반적으로 원재료부터 가공하여 흑연화 과정을 거쳐 전극봉으로 제품이 탄생하기까지는 12~16주 정도 소요된다.

      전기로의 원리는 우리가 흔히 보는 용접작업의 원리와 같다. 용접봉과 용접재료에 전극단자를 연결하고 용접봉을 재료에 붙였다 때면 섬광과 함께 고열이 발생하면서 용접작업이 이루어진다.

      전기로의 전극봉 끝부분에서 튀어나온 전자가 전극봉과 스크랩 사이에서 전류가 흐를 수 있는 플라즈마 상태를 만들고 전극봉과 스크랩 사이에 전류가 흐르기 시작하면 전극봉에서는 더 많은 열전자가 방출되고 서로 충돌을 일으키는데, 이러한 충돌에 의해 발생된 에너지는 철스크랩을 녹일 수 있을 만큼 온도를 높이게 된다.

      일반적인 전기로 조업에서는 3상 교류를 사용하기 때문에 전극봉을 3개 사용한다. 하지만 전기적인 특성만 보면 교류(AC)보다 직류(DC)가 안정적이다. 그럼에도 교류를 사용하는 이유는 전압을 바꾸는 변압이 용이하기 때문이다. 하지만 1990년대 이후에는 일반강을 생산하는 업체 중심으로 전극봉이 1개만 있는 DC전기로를 사용하기도 한다. 



    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.02.23)  <생활 속 철이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=371927

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    Fe 성분이 많은 온천

    • 날짜2017.02.15
    • 글쓴이이종민

    겨울철 날씨가 더욱 추워질수록 생각나는 여행지가 바로 온천이다. 온천은 온천수의 성분에 따라 유황온천, 탄산온천, 염화온천 등으로 구분할 수 있고 그 효능도 달라진다.

     예를 들어 유황온천의 경우, 온천욕에 의해 피부 표면의 성분이 유화되어 피부가 매끄러워져 특히 피부병에 효과가 있다고 한다. 일반적인 온천욕의 효과는 혈관의 확장 작용을 도와 혈압을 내려주어 고혈압, 심장병 등의 작용을 한다고 한다.

     흔하지는 않지만 온천수 성분에 철 성분이 많이 함유된 온천을 함철온천 혹은 철천(鐵泉)이라고 한다. 함철온철은 온천수가 용출하여 공기와 만나면서 철 성분이 산화되어 적갈색을 띄는 특징이 있는데 이런 함철온천 중 가장 유명한 것이 바로 일본 고베 지역의 아리마온천이다.

     일본 3대 온천 중 하나인 아리마온천은 일본에서도 오래된 온천 중의 하나로 8세기부터 명성을 쌓아서 1200년 이상의 역사를 자랑한다. 도요토미 히데요시 같은 권력자도 아리마온천을 좋아하여 자주 방문했다는 내용이 일본 고서에 전해지기도 한다.

     아리마온천의 온천수는 철과 염분이 풍부한 킨센(金泉), 라듐과 탄산염이 함유된 긴센(銀泉)의 두 종류가 있다. 킨센의 온천수는 철 성분이 산화되어 앞에서 기술한 바와 같이 적갈색이다.

     킨센에 함유된 염분은 해수의 2배에 달하는데 근육통이나 신경통, 피부병에 효과적이라고 한다. 일반적으로 함철온천수는 목욕에 의한 철분의 피부흡수 등으로 빈혈에 효능이 있다고 알려져 있다.

     유럽 지역에서 철 성분이 많은 온천으로는 체코의 칼를로비바리(Karlovy Vary)가 유명하다. 카를로비바리는 ‘카를 왕의 원천(源泉)’이라는 뜻으로 14세기 중반 카를 4세가 보헤미아 숲에서 사냥하던 중 다친 사슴이 원천에 들어가 상처를 치유하는 것을 목격하면서 온천의 효능이 알려졌으며, 18세기부터 왕족, 정치가 및 수많은 예술가들이 즐겨 찾는 휴양지로 발전했다.

     과거 프로이센의 프리드리히 1세를 비롯해 쇼팽, 바그너, 브람스, 리스트 등의 음악가나 카프카, 괴테 등의 문인들도 자주 방문하여 유명해졌으며 최근에는 매년 7월에 열리는 카를로비바리 영화제의 개최 장소로 유럽의 중요 영화제의 하나로 자리를 잡았다.

     카를로비바리 온천은 온천수에 몸을 담그는 것 뿐만아니라, 온천수를 음용하는 치료법으로도 유명한데 도시 곳곳에 위치한 콜라나다(온천이 솟는 주랑)에는 수도가 연결되어 관광객들이 마음껏 온천수를 시음할 수 있다. 거리 곳곳에서 시음용 전용 컵을 여행 기념품으로 팔고 있어서 관광객들에게 또 다른 즐거움을 주기도 한다.

     우리나라 설악산에 있는 오색약수에서도 비슷한 체험을 할 수 있다. 설악산 대청봉과 남쪽 점봉산 사이 오색천 개울가의 3개의 바위 구멍에서 나오는 약수 중 위쪽의 약수는 철분이 많고 아래쪽 2개 구멍에서 나오는 약수는 탄산질 성분이 많이 나온다, 오색약수의 하루 용출량은 1,500리터 정도인데 위장병, 신경통, 빈혈 등에 효력이 있다고 한다.


    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.02.15)  <생활 속 철이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=371442

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  • [친디아 플러스] vol.110
    • 철강
    • 철강일반

    강철로 만든 피사의 사탑

    • 날짜2017.01.23
    • 글쓴이이종민

     이탈리아 서부 토스카나 주에 있는 피사의 사탑은 기울어진 탑으로 유명하다. 1173년 팔레르모 해전 승리 기념으로 착공 시에는 수직이었으나 1178년 공사도중 처음으로 탑이 기울어진 것이 발견되어 공사를 중단하였다. 이후 1272년~1278년, 1360년~1372년 등 3차에 걸쳐 탑 건설을 재개하여 사탑을 완성하였다.

     높이가 55m에 이르는 피사의 사탑은 총 297개의 계단으로 이루어졌으며 바깥 지름은 15.5m이고 대리석으로 이루어진 탑의 무게는 1만4,453톤에 이른다.

     피사의 사탑이 기울어지게 된 원인은 지반침하가 일어났기 때문이다. 진흙, 고운 모래 및 조개껍데기 등으로 구성되어 상대적으로 토질이 부드러운 남쪽 부분에 지반 침하가 발생하여 기울어지기 시작했고 탑이 기울어지면서 남쪽 지반에 대한 하중이 더욱 커지게 되어 침하가 더 진행되는 악순환이 반복됐다.

     이탈리아 정부는 1935년부터 남쪽 지반 보강을 위하여 지하수가 지반을 부드럽게 하는 것을 방지하기 위해 약품을 주입하여 사탑 주변으로의 지하수 유입을 방지했고 이후 몇 차례 보수 공사를 하였는데 결국은 1960년대부터는 국제 사회에 공개적으로 사탑이 더 이상 기울어지는 것을 방지하도록 기술적인 도움을 요청하기도 했다.

     이후 1990년부터는 안전상의 문제로 아예 사탑의 공개를 금지하고 최종적으로는 북쪽 지반을 제거하는 공법으로 사탑이 더 이상 기울어지는 것을 막는 노력을 하였다. 10여 년간의 보수작업 끝에 2001년 피사의 사탑은 일반인들에게 다시 공개됐는데 사탑의 기울어짐 현상은 여러 차례의 보수공사로 일단 그 진행을 멈춘 상태이고 현재 기울기 각도는 약 5.5도를 유지하고 있다.

     아무튼 피사의 사탑은 기울어진 외관 때문에 매년 세계인의 방문을 받는 관광명소가 됐다. 아이러니한 것은 이러한 점에 착안하여 세워진 건물이 있다는 것이다. 바로 아부다비에 위치한 ‘캐피탈 게이트 빌딩(Capital gate building)’이다.
     











     

     


    ▲ UAE 아부다비에 세워진 ‘캐피탈 게이트 빌딩'. 스테인리스스틸을 사용하고 기울어진 건물 모양 때문에 '강철로 지어진 피사의 사탑'으로 불리운다












     높이 160m, 총 35층으로 설계된 캐피탈 게이트 빌딩은 12층까지는 지상에서 똑바로 수직으로 상승을 하지만, 이후 13층부터는 30~140cm 앞으로 나가서 지상에서 18도 기울어진 독특한 구조를 보이고 있다.

     다국적 설계그룹인 RMJM사가 디자인한 ‘캐피탈 게이트 빌딩은’ 사막 도시의 발전과 함께 진화를 의미하는 횃불을 형상화하여 설계되었고 한다. 2007년 9월부터 착공한 이 건물은 기울어진 경사에 의해 발생하는 하중을 견디기 위하여 지하 20~30m 깊이에 파일(pile) 490개를 박아서 시공하였다. 다이아그리드(Diagrid)구조로 설계되어 철강재가 총 1만3,200톤이 사용되었으며, 다른 각도로 배치된 1만2,500개의 유리창이 현대적인 건축물로서의 위용을 더해주고 있다.

     스테인리스스틸로 보강되고 표면이 특수 처리된 복층 유리는 고온의 사막 복사열을 30% 이상 감쇄시켜 냉방비를 최소화시키는 한편, 현저히 낮은 반사율을 가지고 있는 것이 특징이다.

     기울기 각도로 보면 피사의 사탑보다 3.3배 기울어진 이 건물은 세상에서 가장 기울어진 인공탑(World‘s furthest leading manmade tower)으로 2010년 1월 기네스북에 등재됐으며 타임지가 선정한 10대 불가사의 건축물에 피사의 사탑과 함께 랭크되기도 했다.

     얼핏 보면 마치 장화처럼 보이는 캐피탈 게이트 빌딩은 피사의 사탑처럼 직선상태가 아니라 곡선으로 휘어져 보다 미학적인 느낌을 준다. 캐피탈 게이트 빌딩은 철강이라는 소재가 가진 강한 강도를 적극 활용하여 건축물에 무한한 상상력을 부여한 아부다비의 명물이 탄생한 것이다.


    출처: 스틸앤메탈뉴스 (2017.01.23)  <생활 속 철이야기>
    http://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=370238

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