神戶製鋼所(고베제강소)의 새로운 도전 - 새로운 제철법

[종혀기]

고베제강소의 새로운 도전

불과 10분만에 철 생산 새로운 제철법

고베제강소가 역사상 최고속의 제조법을 개발했다.

이 신무기는 속도뿐만 아니라, 지금까지 천덕꾸러기 신세로 인식 되어온 低質의 철광석이나 석탄을 사용할 수 있다는 것이다.

대자본의 고로가 지배해 온 지금까지 철강 업계의 구조를, 완전히 바꿔버릴 만큼의 파괴력을 지닌다고 해도 과언은 아닐것이다.

제조 시간은, 무려 종래의 48분의 1. 단축 게다가 여기에 이용되는 원료는, 지금까지 제품으로 취급 되지도 않았던

저급의 철광석탄이라니.. 고베제강소가 뭔가 엄청난 것을 개발 하기는 한 모양이다.

ITmk3을 도입한 미국스틸다이내믹스(이하 SDI사)의 아이언너겟·플랜트(미네소타주)
　

종래의 제철의 상식을 뒤집는 새로운 플랜트가 올해 1월12일, 북미의 미네소타주(Minnesota)에 있는

낡은 탄광도시, Hoyt Lakes市에서 가동을 시작했다. 이 플랜트에는, 고베제강소가 15년 동안 연구를 통해 개발한

「ITmk3(아이·T·마크 쓰리)」이라고 불리는 제철방법이 처음으로 상용도입되고 있다.

새로운 플랜트의 건설로 고베제강소는, 미국 대형 mil의 스틸 다이내믹스(Steel dynamics)와 공동으로

약2600원을 투자하고, 생산 능력을 올해 2010년 50만톤까지 끌어 올리는 계획이다.

ITmk3의 플랜트는, 전로에 투입하는 「아이언 너겟」이라고 부르는 입상의 「 鉄源 」을 생산한다.

鉄源은 철의 원재료 라고 할 수 있다. 이것을 스크랩과 함께 전로에 투입하고, 철제품을 생산하는 것이다.

전기로에서는 통상, 스크랩만을 鉄源으로 하고 있기 때문에, 생산되는 철제품의 품질은 낮을 수 밖에 없다.

게다가, 최근에서는 중국등 신흥국의 경제성장에 따른, 스크랩 거래 가격이 상승하고 있어, 조달 비용이 높아지고 있다.

고베제강소는 이러한 문제점을 아이언 너겟을 사용하는 것으로, 완화 시키고자 한다.

아이언 너겟은 철광석과 석탄을 사용해서 만든다. 이것은 용광로 제조법과 동일하다. ITmk3의 특징은,

가공 시간이 용광로법과 비교해 대폭 단축할 수 있는 것. 용광로법은 약8시간이지만, ITmk3은 불과 10분으로 끝낼 수있다.

그 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선은, 지름 60m 정도의 특수한 도넛츠형의 회전로에, 철광석과 석탄을 투입, 철광석 으로부터

산소를 제거하는 환원 작용을 일으키기 위해서 1450도의 고온으로 가열시키면서 천천히 회전로 속에서 일주 시킨다.

그렇게 되면, 철의 부산물인 Slag가 붙은 아이언 너겟이 생산된다. 그것을 체로 거르고, 아이언 너겟 만을 꺼낸다.

지름 약60m의 회전로 안에, 석탄과 철광석을 투입하면 약10분정도로 철의 근본인 鉄源이 완성된다.

완성된 직후, 철의 부산물인 Slag도 함께 붙어 있기 때문에, 체로 걸러 아이언 너겟만을 꺼낸다.

아이언 너겟은 철 스크랩등과 함께 전로에 투입되어, 고품질의 철제품으로 환골탈퇴 하는 것이다.

고베제강소에 의하면, 고로법에서 제조한 鉄源은, 철분이 96%이지만, ITmk3은 96∼97%로 거의 같다.

짧은 시간에 높은 철분의 철원을 제조할 수 있는 것은, 원재료 가공방법에 그 비밀이 숨겨져 있다.

거대한 설비를 필요로 하는 고로법에서는, 석탄을 찌 코크스로 하고, 철광석도 구은뒤 굳혀서 소결광으로 만드는등

쇳물을 만들기전 사전 처리가 상당 부분 필요하다. 또한 이것들을 순서데로 쌓아올려 용광로 속에서  천천히 가열하고, 녹여 간다.

코크스와 소결광은 밀착되어 있지 않기 때문에 가열해도 환원 반응은 천천히 진행한다.

이 때문에 제조시 상당부분 시간을 필요로 한다.

여기에 반해 ITmk3 제조방법은, 용광로법과 같이 철광석과 석탄을 사전 처리하지 않고, 분상의 형으로 사용하는 것이 가능하다.

믹서로 섞은 철광석과 석탄의 가루를, 조분기로 펠렛(pellet)(단 괴상원료)에 마무리한다.

철광석과 석탄은 마이크로 미터 (1마이크로는 100만분의 1)단위로 근접하고 있기 때문에, 곧 가스 화반응이 시작되고,

철로 변하는 것이다

설명은 간단하지만, 철광석과 석탄으로 만든 펠렛(pellet)은 무르고, 가열하면 곧 흘러내린다.

고베제강소는, 「키친 프로젝트」라고 제목을 붙이고, 100종류이상의 접착제를 연구소의 오븐에서 테스트 하고,

알맹이를 만들기 위한 “절묘한 레시피”를 고안했다고 한다.

ITmk3은 투입하는 원재료의 형상을 작게 할 수 있기 때문에, 환원 온도도, 1450도로 용광로 법에 비교해서 100도 정도가 낮다.

제조 시간이 대폭적인 단축과 환원 온도의 인하등의 효율화에 의해, CO2(이산화탄소)배출량의 삭감 효과도 일정정도 기대된다.

고베제강소에 의하면, 신흥국의 용광로와 비교하면 CO2의 배출량은 20%이상 삭감할 수 있다라로 한다.

그밖에도  용광로의 경우는, 한 번 「점화」를 하면 좀처럼 멈출 수 없다.

하지만 ITmk3은 손쉽게 스위치 온과 오프가 가능해서, 생산조정이 그때그때 가능하다.

건설비용도 수천억엔 이상 소요되는는 용광로에 비교하면, 몇백억엔 으로 가능해 그 강점은 무궁무진하다

현재의 10분 이라고 하는 제조 시간은, 회전로가 1주 하는데도 걸리는 시간이다.

제조되고 있는 회전로중 가장 큰 사이즈는 지름이 60m이기 때문에, 10분이 최단시간이지만, 뭐지않아 10분이내 셍산도 가능하다.

「펠렛(pellet)의 밀도를 나노 수준까지 올리면, 제조 시간은 보다 짧고, 환원 온도도 더욱 낮게 할 수 있다」.

1995년부터 프로젝트를 담당해온, 신철원 프로젝트 본부의 다나카(田中) 전문부장은 개량에 자신을 보인다.

가장 주목할 만한  ITmk3의 효과는, 제조 공정의 효율화에 머무르지 않는다.

철강 업계의 구조를 바꿀 가능성도 가지고 있다. 그 이유는, ITmk3에 이용하는 원료에 있다.

일반적으로, 용광로법에서 이용하는 철광석은 철의 농도가 높고, 형상이 단단한 최상급품질의 물건을 사용한다.

하지만, 이 최상급품질의 철광석은 세계각지에 1할 정도 밖에 남아 있지 않다.

그 때문에 고품질의 철광석은 점점 구하기가 어려워지고 있다. BHP Billiton이나 브라질의 발레社등의 자원 메이저 들이

최근  더욱 힘을 얻고 있는 이유다.

미국에서는 이 최상급의 층이, 50년대에 이미 바닥이 났으며, 지역에 따라 고갈됬다라고 전해지고 있다.

미국에서 용광로 메이커가 성장하지 못하고 고철을 활용한 전기로가 뿌리내린 것도 이러한 배경에서 이다.

　석탄도 역시, 거의 같은 구도다. 용광로 메이커가 사용하고 있는 석탄은, 석탄의 매장량 1할밖에 존재 하지 않는 고급석탄이다.

여기에 비해 ITmk3이 이용하는 것은, 매장량의 8∼9할을 차지하는 저품질의 철광석이나 석탄이다.

이러한 저품질의 원료를 사용하는 것으로, 지금까지 용광로 메이커가 진출할 수 없었던 장소에, 제철소의 건설이 실현 가능해 진다..

50∼60년대의 고도 성장기에, 해외에서 원료수입을 염두한  일본의 제철소들은 한결같이 수출입에 편리한 항만쪽에

대형 용광로설비를 건설해 왔다. 그러나 ITmk3의 경우는 이러한 광활한 입지는 필요치 않다.

철광석이나 석탄의 산지에 근접해서 제찰소를 건설하는 것이 것이 가능하다.

앞에서 언급한 미국의 Hoyt Lakes市역시 철광석 광산이 인접한 곳이다.

이 광산은 이미 최고급의 철광석을 다 파내, 이미 폐광이 되어 가고 있었다.

그러나 ITmk3을 도입함으로써, 남아있던 저품질의 철광석 입수가 시작 되었다.

저품질의 철광석의 광대한 층은, 북미뿐만 아니라, 오스트레일리아 대륙, 중국, 인도, 아프리카등 세계 곳곳에 있다고 한다.

고베제강소는 ITmk3을 활용한 사업을, 3개로 나누어 전개할 방침이다. 1개는 자기부담으로 공장을 짓는 것.

두 번째는 동사의 플랜트 부문과 공동으로 시스템을 판매한다. 그리고, 동사가 가장 유망시 하고 있는 것이,

저품위의 광산의 유효활용을 생각하고 있는 나라나 철강 메이커, 자원 메이커에의 라이센스를 제공하는 것

이렇게 3단계 비즈니스를 구상하고 있다.

현재 비즈니스는 순조롭게 순항중에 있다..

카자흐스탄, 베트남, 인도, 우크라이나등으로부터 몇십건의 상담이 진행중에 있고,

2010년중에 기술제공이나 플랜트 건설이 가능하게될 프로젝트도 진행중에 있다.

각나라에서, ITmk3을 필요로 하는 사정을 살펴보면.  저품질 의 철광석밖에 없는 카자흐스탄은,

철원의 공급처인 유럽의 용광로 메이커로부터 품질이 높은 철원을 요구받고 있다.

베트남의 경우에는, 고로제철소를 건설하려하는 지역의 광산에 기준의 몇배나 되는 아연이 포함되어 있다.

용광로의 사고방식에서는 무용지물이였던  것들이, ITmk3에 의해 유효한 자원에 다시 태어날 수 있게 된 것이다.

일본의 용광로 메이커 순위에서 늘 하위에 만족해 온 고베제강소는 고품질의 철광석 구입시, 상위 메이커들에게

자주 패하는 분함에서 온 경험에서 지금의 신기술을 만들었지 않나 하는 추측을 해본다.

「장기적으로 보면, 자원의 분명 고갈될 것이다. 저품질의 자원으로, 어떻게 하면 고품질의 철을 만들어 낼것인가?

하는 큰 과제를 푸는자가 향후 철 시대를 이끌어 나갈 자격이 주어진다.

요즘 우리 철강업체들은 중요한 기로에 서있다 진화할 건인가? 도태될 것인가? 이 말은 다르게 표현하자면, 죽느냐 사느냐다.

과연 우리는 진화하고 있는가?