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쇳물
쇳물(molten metal)은 철광석과 석탄을 용광로에서 녹이면 용선(鎔銑)이라고 부르는 고온의 쇳물이 만들어진다. 고로에서 코크스와 철광석을 녹여 발생한 쇳물(용선)은 탄소(C) 함유량이 많고 인(P), 유황(S)과 같은 불순물이 포함되어 있다. 이걸 전로에 담고 산소를 불어 넣으면 인이나 유황, 탄소성분이 제거되며 이렇게 불순물이 제거된 깨끗한 쇳물을 용강(鎔鋼)이라고 한다.[1]
개요[편집]
고로에서 생산된 쇳물은 탄소 함유량이 많고 인, 유황 등 불순물들이 포함돼 있어 제품의 가공성 저하, 균열 유발 등을 일으킨다. 때문에 양질의 철을 만들기 위해서는 이를 제거하는 작업이 필요하다. 이를 위해 전로가 필요한 것인데 선철을 만드는 제선공정이 끝나면 쇳물은 전로가 있는 제강공정을 거치게 된다. 용선을 전로에 넣고 순수한 산소를 불어 넣게 되면 선철 내의 불순물인 규소, 망가니즈, 인 등이 산화돼 발열하고 이로써 탄소도 산화하여 제거된다. 이렇게 불순물을 제거한 깨끗한 쇳물을 용강이라고 한다. 전기로는 전기에너지를 이용해 가열하는 노(爐)를 말하는데 주로 제강용으로 쓰이는 전기로는 아크방식이다. 전기로는 고철 스크랩을 원료로 다시 쇳물로 녹여내는 장치이지만 전로는 용선을 만드는 장치는 아니다. 전로는 고로에서 생산된 쇳물(선철)을 용강으로 정련하는 제강로를 지칭하며 선철을 강으로 전환하는 노(爐)라는 의미다.[2][3]
제조과정[편집]
제선공정[편집]
철광석과 원료탄 유연탄을 높이 약 100m의 고로에 넣은 뒤 1,200℃ 정도의 뜨거운 바람을 불어 넣으면 원료탄이 타면서 나오는 열에 의해 철광석이 녹아 쇳물이 된다. 다시 말해 원료탄이 연소되며 발생하는 일산화탄소(CO)가 철광석과 환원반응을 일으키면서 쇳물이 생산된다. 즉, 원료탄은 철광석을 녹이는 열원으로서의 역할과 동시에 산화철 상태인 철광석에서 산소와 쇳물을 분리시키는 역할을 한다. 고로에 장입된 철광석이 쇳물로 나오기까지는 5~6시간 정도가 소요되고 이때 쇳물의 온도는 1,500℃까지 올라간다. 이 쇳물에는 철 성분 외에도 탄소(C)나 유황 등 불순물이 함유돼 있다. 이 쇳물을 용선이라고 한다.
제강공정[편집]
쇳물에서 불순물을 제거해 강철로 만드는 공정이다. 고로에서 생산된 쇳물(용선)은 탄소(C) 함유량이 많고 인(P), 유황(S)과 같은 불순물이 포함되어 있다. 이 쇳물을 용선이라고 하는데 이를 전로에 넣는다. 전로 속에는 고철과 용선을 함께 넣은 후 순수한 산소를 불어 넣는다. 이 과정을 통해 인이나 유황, 탄소 성분을 걸러낸다. 이렇게 불순물을 제거한 깨끗한 쇳물을 용강이라고 한다.
연주공정[편집]
액체 상태의 철이 고체가 되는 공정이다. 아직 액체상태인 용강인 주형(mold)에 주입되고 연속 주조기를 통과하면서 냉각, 응고돼 연속적으로 슬래브나 블룸, 빌릿 등의 중간 소재로 만들어진다. 이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿으로 변하며 선재 압연기를 통해 선재로 가공된다. 또한 슬래브는 후판 압연기를 거쳐 후판으로 생산되거나 열간 압연기로 들어가 열연강판 등으로 만들어지게 된다.[4]
기타 의미[편집]
- 쇠의 녹이 우러나 검붉은 빛깔을 띤 물.
- 무쇠를 우려낸 물. 수렴제로 쓴다.[5]
관련 뉴스[편집]
- 2022년 6월 10일 포스코 포항제철소 파이넥스(FINEX) 2공장. 경북 포항 영일만 바닷바람이 110m 높이의 공장으로 강하게 불어왔지만 2공장의 열기를 식히기에는 부족했다. 1500도 이상의 열로 철광석을 녹이는 용융로에 다가선 순간에 때마침 벌건 쇳물이 쏟아져 나왔다. 10m 거리에서도 얼굴이 화끈거릴 정도로 뜨거운 열기를 느낄 수 있었다. 파이넥스 공장은 탄소중립을 추진하는 포스코 기술의 주축이다. 2007년부터 최근까지 누적으로 파이넥스 2, 3공장은 3400만 t의 고품질 쇳물을 생산하면서 오염물질을 대폭 줄였다. 이창형 포스코 파이넥스부 기술개발섹션 리더는 탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술 적용이 쉬운 파이넥스 기술은 기존 용광로와 비교해 탄소 배출량을 45%가량 감축할 수 있다며 탄소는 물론 황산화물과 질소산화물 배출은 기존 용광로 대비 각각 40%, 15% 수준이라고 말했다. 이 회사는 1992년 파이넥스 기술 개발에 착수해 2003년 현재는 폐쇄한 연산 60만t 규모의 1공장, 2007년 연산 150만t 규모의 2공장을 짓고 세계에서 처음 상용화에 성공했다. 2014년 1월부터는 연산 200만t 규모의 3공장을 가동 중이다. 이날 방문한 파이넥스 2공장의 제어실 모니터는 철광석에서 산소를 분리(환원)해 철을 생산하는 유동환원로를 보여주고 있었다. 철을 녹여 쇳물을 만드는 용융로 공정도 확인할 수 있다. 쇳물을 생산할 때 기존 용광로는 가루 형태의 철광석·석탄을 덩어리(소결 과정)로 만들어 투입한다. 덩어리로 만들기 위해 석탄을 태우는 과정에서 상당한 탄소가 배출된다. 반면 파이넥스 기술은 덩어리로 만드는 소결 과정을 없앴다. 가루로 된 석탄·철광석을 환원로·용융로에 넣어 쇳물을 뽑아내는 만큼 탄소와 공해물질이 발생하지 않는다.[6]
- 인공지능(AI)이 제철소 용광로의 쇳물을 꺼내는 작업까지 대신하게 됐다. 1600~1700℃에 이르는 쇳물을 다루는 작업은 위험천만한 고난도의 작업으로 절대적 주의가 필요하다. 포항공과대학교(포스텍)은 철강·에너지소재대학원 홍대근, 임창희 교수팀이 AI를 활용한 출강 자동화 시스템을 개발했다고 1일 밝혔다. 이 시스템은 현재 포스코 광양제철소 2제강 2전로에 적용, 스마트팩토리 혁신을 앞당기고 있다. 홍대근 교수는 AI를 활용한 출강 자동화 시스템은 작업 효율 향상과 품질 안정화를 달성한 것은 물론 작업자 안전을 크게 향상시킬 수 있다며 출강 자동화 알고리즘을 더욱 고도화해 모든 위험에 대비할 수 있도록 하겠다고 말했다. 포스코에서는 이번에 개발한 전로 출강 자동화 기술을 확대 적용하기로 결정했다. 그로 인해 포스텍 연구진은 개발한 영상 기반 슬래그 다트 투입 적중 여부 자동 판정 기술을 파이벡스에 기술이전 하는 것을 추진하고 있다. 이번 연구는 포스텍 철강·에너지소재대학원과 포스코기술연구원, 광양 제강부, 포스코 ICT, 파이벡스이 협력하여 이뤄낸 산학연 우수 연구성과로, 외부 기술에 의존하지 않고 출강 자동화를 달성했다는 점에서 주목을 받고 있다. 용광로에서 불순물 제거 작업을 거친 쇳물을 이송 용기에 담는 공정을 출강이라고 한다. 출강은 베테랑의 숙련도와 집중력에 따라 조업의 품질에 절대적인 영향을 미친다. 이 작업은 컵 안에 있는 불순물을 제거하기 위해 컵을 천천히 기울여 불순물만 걸러내듯 용광로를 천천히 기울여 걸러낸다. 지금까지 출강 방식은 작업자가 고온, 고열의 작업 환경에서 육안으로 확인하면서 매일 수십 차례 수동으로 작업했다. 그렇다 보니 작업자의 숙련도에 따라 제품 성분이나 미세한 품질의 편차가 발생하고, 데이터를 정량화하기 어려움이 있었다. 또한, 고열 작업 특성상 안전사고에 노출될 수밖에 없다. 연구진은 전로 출강자동화를 위해 포스코 기술연구원, 광양제철소 제강부와 협업해 영상을 분석했다. CCTV를 통해 실시간으로 수집되는 다트(내화물) 투입 영상과 슬래그 감지 시스템(SDS) 영상을 이용해 딥러닝 기반의 다트 투입 적중 여부 자동 판정 기술을 개발했다.[7]
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 〈용강〉, 《나무위키》
- ↑ 고재원 기자, 〈(랩큐멘터리)1700도 극한에서 깨끗한 철이 탄생하기까지〉, 《동아사이언스》, 2021-04-13
- ↑ 이혜미 기자, 〈(쉽게 배우는 철강용어)전로(Converter)〉, 《산업경제》, 2013-06-08
- ↑ <철의 생산 공정〉, 《(주)본엘이비건설》, 2020-12-20
- ↑ 〈쇳물〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 김익환 기자, 〈포스코 공장, 연간 350만t 친환경 쇳물 '콸콸'〉, 《한경닷컴》, 2022-06-12
- ↑ 김만기 기자, 〈용광로 쇳물 붓는 작업을 AI가 한다〉, 《파이낸셜뉴스》, 2021-09-01
참고자료[편집]
- 〈용강〉, 《나무위키》
- 〈쇳물〉, 《네이버 지식백과》
- 고재원 기자, 〈(랩큐멘터리)1700도 극한에서 깨끗한 철이 탄생하기까지〉, 《동아사이언스》, 2021-04-13
- 이혜미 기자, 〈(쉽게 배우는 철강용어)전로(Converter)〉, 《산업경제》, 2013-06-08
- <철의 생산 공정〉, 《(주)본엘이비건설》, 2020-12-20
- 김익환 기자, 〈포스코 공장, 연간 350만t 친환경 쇳물 '콸콸'〉, 《한경닷컴》, 2022-06-12
- 김만기 기자, 〈용광로 쇳물 붓는 작업을 AI가 한다〉, 《파이낸셜뉴스》, 2021-09-01
같이 보기[편집]
