기존 유압 라인은 한쪽 끝이 플레어 형태로 되어 있으며 일반적으로 SAE-J525 또는 ASTM-A513-T5 규격으로 제조되는데, 이러한 재질은 국내에서 조달하기 어렵습니다. 국내 공급업체를 찾는 OEM 업체는 그림과 같이 SAE-J356A 규격으로 제조되고 O링으로 밀봉된 튜빙을 사용할 수 있습니다. (Tru-Line 제조)
편집자 주: 본 기사는 고압용 유체 이송 라인의 시장 및 생산에 관한 2부작 시리즈의 첫 번째 기사입니다. 1부에서는 국내외 기존 제품 공급 기지의 현황을, 2부에서는 이 시장을 겨냥한 혁신적인 제품들에 대한 자세한 내용을 다룹니다.
코로나19 팬데믹은 강관 공급망과 파이프 제조 공정을 포함한 많은 산업에 예상치 못한 변화를 가져왔습니다. 2019년 말부터 현재까지 강관 시장은 공장 운영과 물류 운영 모두에서 파괴적인 변화를 겪었습니다. 오랫동안 잠재되어 있던 문제가 수면 위로 떠올랐습니다.
지금 인력은 그 어느 때보다 중요합니다. 팬데믹은 인류의 위기이며, 건강의 중요성이 커지면서 대부분의 사람들에게 일과 삶의 균형이 바뀌었습니다. 숙련된 노동자 수는 은퇴, 이전 직장으로 복귀하지 못하거나 같은 업계에서 새로운 일자리를 찾지 못하는 등 여러 요인으로 감소했습니다. 전염병 초기에는 의료 및 소매업과 같이 최전선에서 일하는 산업에서 인력 부족 현상이 두드러졌고, 제조업 노동자들은 휴직하거나 근무 시간이 크게 단축되었습니다. 그러나 현재 제조업체들은 숙련된 파이프 제조기사를 포함하여 직원 채용 및 유지에 어려움을 겪고 있습니다. 파이프 제조는 대부분 냉난방이 되지 않는 환경에서 세심한 노력을 요구하는 육체노동 직종입니다. 감염 예방을 위해 마스크와 같은 개인 보호 장비를 착용하고 1.8미터(6피트) 거리 유지와 같은 추가적인 규칙을 준수해야 합니다. 타인과의 물리적 거리는 이미 많은 스트레스를 유발하는 업무에 추가적인 스트레스를 더할 수 있습니다.
팬데믹 기간 동안 철강 공급과 원자재 가격도 변동했습니다. 대부분의 튜브에서 철강은 가장 큰 구성 요소 비용입니다. 일반적으로 파이프 1피트당 비용의 50%가 철강입니다. 2020년 4분기까지 미국 국내 냉연강판 가격은 3년 동안 평균 톤당 약 800달러였습니다. 그러나 2021년 말에는 톤당 2,200달러까지 하락했습니다.
팬데믹 기간 동안 이 두 가지 요인이 어떻게 변화했는지 고려할 때, 튜브 시장의 기업들은 어떻게 대응하고 있을까요? 이러한 변화가 튜브 공급망에 어떤 영향을 미치고 있으며, 업계가 이 위기를 극복하는 데 도움이 될 만한 유용한 지침은 무엇일까요?
수년 전, 한 고위 파이프 공장 임원은 업계에서 자신의 회사의 역할을 이렇게 요약했습니다. "우리는 여기서 두 가지 일만 합니다. 파이프를 만들고 파는 것입니다." 너무 많은 방해 요소, 회사의 핵심 가치를 약화시키는 요인들, 또는 현재의 위기(혹은 이러한 모든 요인들, 흔히 그렇듯이)는 과부하에 시달리는 경영진에게 도움이 될 수 있습니다.
품질 좋은 튜브를 제조하고 판매하는 데 영향을 미치는 중요한 요소에 집중함으로써 통제력을 확보하고 유지하는 것이 중요합니다. 만약 기업의 노력이 이러한 두 가지 활동에 집중되지 않는다면, 기본으로 돌아가야 할 때입니다.
팬데믹이 확산되면서 일부 산업 분야의 파이프 수요는 거의 제로에 가까워졌습니다. 자동차 공장과 기타 중요하지 않다고 여겨지는 산업 분야의 기업들은 가동을 중단한 상태입니다. 한때 업계의 많은 기업들이 파이프를 생산하거나 판매하지 않았던 적도 있었습니다. 현재 파이프 시장은 소수의 필수 사업체에만 남아 있습니다.
다행히 사람들은 각자의 방식으로 생활하고 있습니다. 어떤 사람들은 음식을 보관하기 위해 냉동고를 추가로 구입합니다. 주택 시장은 나중에 활성화되고 사람들은 집을 살 때 새 가전제품을 많이 구입하는 경향이 있으므로 이러한 두 가지 추세 모두 소구경 튜브에 대한 수요를 뒷받침합니다. 농기계 산업은 회복세를 보이기 시작했으며, 점점 더 많은 소유자들이 소형 트랙터나 제로턴 잔디깎이를 원하고 있습니다. 자동차 시장은 칩 부족과 같은 요인으로 인해 더딘 속도로 재개되었습니다.
그림 1. SAE-J525 및 ASTM-A519는 SAE-J524 및 ASTM-A513T5의 일반적인 대체재로 지정되었습니다. 주요 차이점은 SAE-J525 및 ASTM-A513T5가 이음매 없는 튜브가 아닌 용접 튜브라는 점입니다. 6개월의 리드 타임과 같은 조달상의 어려움으로 인해 동일한 요구 사항을 많이 충족하는 두 가지 다른 튜브 제품인 SAE-J356(직선 튜브 형태로 제공) 및 SAE-J356A(코일 형태로 제공)에 대한 기회가 생겼습니다.
시장은 변했지만, 지침은 그대로입니다. 시장 수요에 맞춰 파이프를 생산하고 판매하는 데 집중하는 것보다 더 중요한 것은 없습니다.
"자체 생산할 것인가, 구매할 것인가"라는 질문은 제조업체가 높은 인건비와 고정되거나 감소하는 내부 자원에 직면할 때 발생합니다.
용접 후 튜브형 제품을 제조하려면 상당한 자원이 필요합니다. 공장의 생산량과 생산 능력에 따라, 때로는 사내에서 폭이 넓은 스트립을 절단하는 것이 경제적으로 유리할 수 있습니다. 그러나 사내 절단은 인력, 공구 자본, 광대역 데이터 재고 비용 등을 고려할 때 부담이 될 수 있습니다.
한편으로, 한 달에 2,000톤을 절단하면 5,000톤의 철강이 재고로 쌓여 상당한 현금을 차지하게 됩니다. 반면, 폭이 넓은 철강을 즉시 구매하는 데는 현금이 거의 필요하지 않습니다. 실제로, 튜브 제조업체는 슬리터 업체와 신용 조건을 협상할 수 있기 때문에 현금 지출을 오히려 미룰 수 있습니다. 모든 튜브 공장이 이 점에서 고유한 특성을 가지고 있지만, 숙련된 노동력 확보, 철강 비용 및 현금 흐름 측면에서 거의 모든 튜브 제조업체가 코로나19 팬데믹의 영향을 받았다고 볼 수 있습니다.
상황에 따라 파이프 생산 자체도 마찬가지입니다. 광범위한 부가가치 사슬을 보유한 기업은 파이프 제조 사업에서 손을 뗄 수도 있습니다. 파이프를 직접 만들고, 구부리고, 코팅하고, 하위 조립품과 조립품을 만드는 대신, 파이프를 구매하여 다른 활동에 집중하는 것입니다.
유압 부품이나 자동차 유체 이송용 튜브 번들을 생산하는 많은 기업들이 자체 튜브 공장을 보유하고 있습니다. 하지만 이러한 공장 중 일부는 이제 자산이 아닌 부채로 전락했습니다. 팬데믹 시대에 소비자들은 운전을 덜 하는 경향이 있으며, 자동차 판매 전망은 팬데믹 이전 수준과는 크게 차이가 납니다. 자동차 시장은 공장 폐쇄, 급격한 감소, 공급 부족과 같은 부정적인 용어와 연관되어 있습니다. 가까운 미래에 자동차 OEM 및 공급업체의 공급 상황이 크게 개선될 것이라는 징후는 없습니다. 특히, 전기차 시장에서는 파워트레인 부품에 강관 사용량이 점점 줄어들고 있습니다.
전용 튜브 제조 설비는 일반적으로 맞춤형 설계로 제작됩니다. 이는 특정 용도의 파이프를 생산하는 데에는 장점이 되지만, 규모의 경제 측면에서는 단점이 됩니다. 예를 들어, 특정 자동차 프로젝트에 사용되는 외경 10mm 제품을 생산하도록 설계된 튜브 제조 설비를 생각해 보겠습니다. 프로그램은 수량 기반 설정을 보장합니다. 나중에 동일한 외경을 가진 다른 튜브를 생산하는 훨씬 작은 규모의 공정이 추가되었습니다. 시간이 흐르면서 초기 계획의 기한이 만료되었고, 회사는 두 번째 계획을 정당화할 만큼 충분한 생산량을 확보하지 못했습니다. 설치 및 기타 비용이 너무 높아서 실행이 불가능했습니다. 이 경우, 회사는 역량 있는 공급업체를 찾을 수 있다면 프로젝트를 외주하는 것을 고려해야 합니다.
물론, 계산은 절단에서 끝나지 않습니다. 코팅, 길이 절단, 포장과 같은 마무리 공정은 상당한 비용을 추가합니다. 흔히 말하듯이, 파이프 제조에서 가장 큰 숨겨진 비용은 취급입니다. 파이프는 제철소에서 창고로 옮겨진 후, 작업대에 올려져 최종 길이 절단 작업을 거치고, 절단기에 하나씩 순차적으로 투입될 수 있도록 쌓아 올려집니다. 이 모든 과정에는 인력이 필요합니다. 이러한 인건비는 회계 담당자가 알아채지 못할 수도 있지만, 추가 지게차 운전원이나 운송 부서 직원의 형태로 발생합니다.
그림 2. SAE-J525와 SAE-J356A의 화학적 조성은 거의 동일하여 후자가 전자를 대체하는 데 도움이 된다.
유압 튜브는 수천 년 전부터 존재해 왔습니다. 이집트인들은 4,000년도 더 전에 구리선을 두드려 만들었습니다. 대나무 실은 기원전 2000년경 중국 하 왕조 시대에 사용되었으며, 이후 로마의 배관 시스템은 은 제련 과정의 부산물인 납 도관으로 만들어졌습니다.
이음매 없는 강관. 현대적인 이음매 없는 강관은 1890년 북미에 처음 도입되었습니다. 1890년부터 현재까지 이 공정의 원료는 단단한 원형 빌릿입니다. 1950년대 연속 주조 기술의 혁신으로 이음매 없는 강관 제조 방식이 주괴에서 당시 저렴한 강철 원료였던 빌릿으로 바뀌었습니다. 과거와 현재 모두 유압 튜브는 이 공정으로 생산된 이음매 없는 중공관을 냉간 인발하여 만듭니다. 북미 시장에서는 미국 자동차 기술자 협회(SAE)의 SAE-J524 및 미국 재료 시험 학회(ASTM)의 ASTM-A519로 분류됩니다.
이음매 없는 유압 튜브를 생산하는 것은 특히 소구경의 경우 노동 집약적인 공정입니다. 많은 에너지와 공간이 필요합니다.
용접. 1970년대에 시장은 변했습니다. 거의 100년 동안 강관 시장을 장악했던 이음매 없는 파이프는 용접 파이프에 밀려났습니다. 용접 파이프는 건설 및 자동차 시장의 다양한 기계 응용 분야에 적합한 것으로 밝혀졌습니다. 심지어 이전에는 독보적이었던 석유 및 가스 파이프라인 분야에서도 일부 점유율을 차지했습니다.
두 가지 혁신이 이러한 시장 변화에 기여했습니다. 하나는 연속 슬래브 주조로, 제철소에서 고품질 평판 스트립을 효율적으로 대량 생산할 수 있게 해줍니다. 다른 하나는 고주파 저항 용접을 파이프 산업에 적용 가능한 공정으로 만든 것입니다. 그 결과, 기존 이음매 없는 강관과 비교했을 때 성능은 동등하면서도 비용은 더 저렴한 새로운 제품이 탄생했습니다. 이 튜브는 오늘날에도 여전히 생산되고 있으며, 북미 시장에서는 SAE-J525 또는 ASTM-A513-T5로 분류됩니다. 이 튜브는 인발 및 열처리 공정을 거치기 때문에 자원 집약적인 제품입니다. 이러한 공정은 이음매 없는 강관 제조 공정만큼 노동력과 자본이 많이 들지는 않지만, 관련 비용은 여전히 ​​높습니다.
1990년대부터 현재까지 국내 시장에서 소비되는 유압 라인 파이프의 대부분은 이음매 없는 인발관(SAE-J524)이든 용접 인발관(SAE-J525)이든 수입에 의존해 왔습니다. 이는 미국과 수출국 간의 노동력 및 철강 원자재 가격 차이가 크기 때문일 수 있습니다. 지난 30~40년 동안 국내 생산 업체들도 이러한 제품을 생산해 왔지만, 시장을 주도하는 위치를 확보하지 못했습니다. 수입 제품의 유리한 가격이 국내 업체들에게는 큰 걸림돌로 작용해 왔습니다.
현재 시장에서 이음매 없는 인발 및 열처리 제품인 J524의 소비량은 수년간 감소해 왔습니다. 여전히 유압 라인 시장에서 사용 가능하며 나름의 입지를 차지하고 있지만, OEM 업체들은 용접, 인발 및 열처리된 제품인 J525를 쉽게 구할 수 있는 경우 일반적으로 J525를 선택합니다.
팬데믹이 닥치면서 시장은 다시 한번 변화했습니다. 전 세계 노동력, 철강, 물류 공급은 앞서 언급한 자동차 수요 감소와 거의 같은 속도로 감소하고 있습니다. 수입 J525 유압 튜브 공급도 마찬가지입니다. 이러한 상황을 고려할 때, 국내 시장은 또 다른 시장 변화에 대비하고 있는 것으로 보입니다. 용접, 인발, 열처리보다 노동 집약도가 낮은 다른 제품을 생산할 준비가 되셨습니까? 비록 널리 사용되지는 않지만, 그러한 제품이 존재합니다. 바로 많은 유압 응용 분야의 요구 사항을 충족하는 SAE-J356A입니다(그림 1 참조).
SAE에서 발행하는 규격은 각 규격마다 파이프 제조 공정 하나만 정의하기 때문에 간결하고 이해하기 쉽습니다. 하지만 J525와 J356A는 치수, 기계적 특성 등에서 상당한 중복이 있어 규격으로 인해 혼란이 발생하기 쉽습니다. 또한 J356A는 소구경 유압 라인용 코일형 제품으로, 주로 대구경 유압 라인 제조에 사용되는 직선형 파이프 제품인 J356의 변형입니다.
그림 3. 용접 및 냉간 인발 튜브가 용접 및 냉간 성형 튜브보다 우수하다고 여겨지는 경우가 많지만, 두 튜브 제품의 기계적 특성은 유사합니다. 참고: PSI 단위의 인치 값은 규격을 대략적으로 변환한 것이며, 실제 단위는 MPa입니다.
일부 엔지니어들은 J525가 중장비에 사용되는 것과 같은 고압 유압 응용 분야에서 탁월한 성능을 발휘한다고 생각합니다. J356A는 덜 알려져 있지만, 역시 고압 유체 이송 사양입니다. 최종 성형 요구 사항이 다른 경우도 있습니다. J525는 내경 비드가 없는 반면, J356A는 플래시 제어가 되어 있고 내경 비드가 더 작습니다.
원재료는 유사한 물성을 가지고 있습니다(그림 2 참조). 화학 조성의 미세한 차이는 원하는 기계적 특성과 관련이 있습니다. 인장 파괴 강도 또는 극한 인장 강도(UTS)와 같은 특정 기계적 특성을 얻기 위해서는 강철의 화학 조성 또는 열처리가 특정 결과를 내도록 제한됩니다.
다양한 튜빙 유형은 공통적으로 유사한 기계적 성능 매개변수를 공유하므로 많은 응용 분야에서 서로 호환하여 사용할 수 있습니다(그림 3 참조). 즉, 한 유형을 사용할 수 없는 경우 다른 유형이 요구 사항을 충족할 가능성이 높습니다. 이미 업계에는 강력하고 균형 잡힌 바퀴 세트가 있으므로 굳이 바퀴를 새로 발명할 필요가 없습니다.
Tube & Pipe Journal은 1990년에 금속 파이프 산업만을 전문으로 다루는 최초의 잡지가 되었습니다. 오늘날에도 북미에서 유일하게 이 산업에 특화된 간행물이며, 파이프 전문가들에게 가장 신뢰받는 정보원으로 자리매김했습니다.
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