초록 ▼

□ 최종목표
◦ 극한환경 해양플랜트용 고강도 고인성 극후판 강재(항복강도 500 MPa급 –60 ℃ CVN보증 80 mm두께) 개발과 소재 성능(빙충돌에 의한 내충돌 및 내피로) 평가 및 설계 활용 정보(DB 및 지침서 및 Material Card) 개발

□ 개발내용 및 결과
◦ 극한환경 해양플랜트용 저온 파괴인성 확보 위한 고강도 고인성 극후판 강재의 합금 조성계 개발 및 시압연 후판강재 제조
- 항복강도 460 MPa급 –20 ℃ CVN보증 100 mm두께 강재
- 항복강도 460 MPa급 –4

□ 최종목표
◦ 극한환경 해양플랜트용 고강도 고인성 극후판 강재(항복강도 500 MPa급 –60 ℃ CVN보증 80 mm두께) 개발과 소재 성능(빙충돌에 의한 내충돌 및 내피로) 평가 및 설계 활용 정보(DB 및 지침서 및 Material Card) 개발

□ 개발내용 및 결과
◦ 극한환경 해양플랜트용 저온 파괴인성 확보 위한 고강도 고인성 극후판 강재의 합금 조성계 개발 및 시압연 후판강재 제조
- 항복강도 460 MPa급 –20 ℃ CVN보증 100 mm두께 강재
- 항복강도 460 MPa급 –40 ℃ CVN보증 100 mm두께 강재
- 항복강도 500 MPa급 –20 ℃ CVN보증 80 mm두께 강재
- 항복강도 500 MPa급 –60 ℃ CVN보증 80 mm두께 강재
◦ 극한환경 해양플랜트용 고강도 고인성 극후판(항복강도 460 MPa급 100 mm두께, 항복강도 500 MPa급 80 mm두께) 강재의 용접재에 대한 저온 인성을 확보하기 위한 다층 용접 기술 개발
- FCAW 다층 용접 기술 개발 및 WPS 개발
- SAW 다층 용접 기술 개발 및 WPS 개발
◦ 극지용 고강도 고인성 강재의 모재/HAZ 물성 성능 평가를 위한 다양한 기계적, 물리 화학적 특성과 재료의 미세조직학적 분석을 이용한 파괴 기구 연구
- 준정적인장, 고속인장, 피로물성(S-N시험, Paris시험을 이용한 균열진전 상수 도출), 강재-ICE 내충돌 성능(충돌속도 5knots 이상에서 충돌 변형 인자 및 구성 방정식 도출), 저온 CTOD 파괴인성, HAZ 미세조직 제어 및 파괴기구, 저온 CVN 충격인성, 고주파 가속 내피로, 복합 부식환경에서 부식성 평가
◦ 극지용 강재 적용을 위한 설계 활용 정보 기술 개발
- 극지용 재료 물성을 수록한 상용 DB Web 소프트웨어 프로그램 개발
- 극지용 선급 관련 지침서 개발(강재 선정 지침서, 극지용 해양플랜트 강재/용접 요건에 관한 지침서)
- 극지용 해양플랜트 구조물의 재료 파손 구조평가용 FEA Material Card 개발

□ 기술개발 배경
◦ 극한지내에 매장된 에너지 자원을 개발위해 국가 간의 경쟁이 심화되고 있어 극한환경에 사용가능한 해양플랜트 구조물이 절대적이며, 이를 위해 저온에서 인성이 높은 고강도 후판 강재 개발이 요구되는 실정임.
◦ 북극해의 극한환경은 기온이 –60 ℃이하의 수준이므로 극한지 해양플랜트 구조물에 재료를 적용하기 위해서 저온에서 파괴 안전성이 우선되어야함. 심해저의 저온과 빙충돌에 의한 하중 및 높은 압력 등의 극한환경에서 재료의 우수한 성능이 필요하므로, 따라서 저온에서 보증하는 고강도 고인성의 강재 개발과 그에 적합한 용접 기술 개발이 절대적으로 필요함.
◦ 재료의 모재/용접부의 저온 강도와 저온 충격 및 파괴인성 보증과 내충격 및 내피로 성능 평가를 통하여 저온에서 소재 물성이 보증되어야 함. 따라서 해당 강재의 성능평가를 토대로 소재 물성치에 대한 실험적 데이터베이스를 활용하는 상용 DB 프로그램이 요구됨. 또한 극지용 강재의 설계 활용 정보를 위해 강재 선정 지침서와 강재/용접 요건에 대한 지침서가 필요하며, 재료 파손에 따른 구조 평가용 FEA Material Card가 요구됨.

□ 핵심개발 기술의 의의
◦ 극한지용 –60 ℃ CVN보증 항복강도 500 MPa급 80 mm두께 이상 극후판 강재 개발과 용접부 보증 용접 기술은 국내외적으로 기술 개발이 전무하며 아직 시도되지 않았던 독창적인 기술 개발임.
◦ 일부의 국내 및 해외 철강사에서는 –40 ℃ 보증용의 항복강도 460 MPa급 강재를 개발하였으나 이는 50 mm두께 수준에 국한되고 있음.
◦ 강재 두께가 80 mm이상, 100 mm인 항복강도 460 MPa급, 500 MPa급의 –60 ℃ 보증은 개발 난이도가 매우 높은 극도의 기술력이 필요하며, 이는 고강도와 고인성을 동시에 충족하는 강재의 특성을 가져야 하기 때문임.
◦ 본 기술 개발로서 –60 ℃ CVN보증 항복강도 500 MPa급 80 mm두께 이상 고인성 후판 강재의 100% 국산화가 가능하며, 유사 강도 및 저온 등급에 적용 가능하여 기술수출 가능성이 높을 것으로 사료됨.

□ 적용 분야
◦ 극한환경 해양플랜트용 구조물 및 조선 선박용 후물 적용 강재, 심해저 플랫폼용 고강도 고인성 후물 강재 적용의 국내외 철강사 및 조선사
◦ 고강도 고인성 후물용 국내외 중공업사 및 엔지니어링사

(출처 : 초록 - 3. 개발결과 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 22
• 제 1 장. 서론 ... 23
• 제 1 절. 과제의 개요 ... 23
• 제 2 절. 과제의 목표 ... 26
• 제 2 장. 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 28
• 제 1 절. 최종 목표 및 평가 방법 ... 28
• 제 2 절. 단계 목표 및 평가 방법 ... 30
• 제 3 절. 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
• 제 4 절. 수행 결과의 보안등급 ... 47
• 제 5 절. 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 48
• 제 3 장. 결과 ... 49
• 제 1 절. 연구개발 최종 결과 ... 49
• 3-1-1. 연구개발 추진 일정 ... 49
• 3-1-2. 연구개발 최종 목표 종합 결과 ... 55
• 3-1-3. 연구개발 추진 실적 ... 57
• 3-1-4. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 264
• 제 2 절. 연구개발 추진 체계 ... 266
• 제 3 절. R&D 도전과 배움 ... 271
• 제 4 절. 고용 창출 효과 ... 279
• 제 5 절. 자체보안관리진단표 ... 280
• 제 6 절. 안전관리 이행 현황 ... 287
• 제 4 장. 사업화 계획 ... 290
• 제 1 절. 시장 현황 및 전망 ... 290
• 제 2 절. 사업화 계획 ... 292
• 제 3 절. 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 295
• 부록 ... 297
• 부록1: 시험성적서·도면·지적재산권·PQ인증·전문가평가서 ... 299
• 부록2: 극한 환경 모재/HAZ의 성능 평가 ... 324
• 부록3-1: 극지 해양구조물 강재/용접 요건에 관한 지침서 ... 411
• 부록3-2: 극지환경용 해양플랜트 강재선정 지침서 ... 458
• 부록3-3: 극한환경 해양플랜트 적용 강재 부식 시험평가 결과 ... 521
• 부록3-4: 극한환경 해양플랜트 구조 평가용 FEA Material Card 개발 결과보고서 ... 568
• 부록4: 상용 DB Web 프로그램 MAXOMAT Manual ... 661
• 끝페이지 ... 679