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마이크로파를 이용한 탄산가스 제어 제철법의 기초

전문가 제언: ○ 이산화탄소 등 온실가스 배출을 억제해 기후변화를 막기 위한 Kyoto(京都)의정서가 발효된 이후, 일본은 현행의 에너지 절약 정책 및 생산수단의 개선을 통한 온실가스 배출 문제를 해결하는 것은 한계에 와 있으며, 새로운 관점에서 구하지 않으면 안 될 입장이라고 보고 있다.

○ 마이크로파 가열은 단순한 화염을 대신하는 수단이 아니고 낮은 에너지의 포톤(photon-광자)이 관여하는 에너지 이동이며, 마크로~중간 크기의 비평형 과정을 수반하는 것이다. 이 비평형을 이용하는 소재의 가공방법은 21세기 산업을 창조하는 큰 가능성을 숨기고 있는 물질과학의 신영역이라 하겠다.

○ 자철광(마그네타이트)과 탄소 혼합물에 마이크로파 조사로 철광석의 환원 프로세스로 발상이 이어져, 실험결과 마이크로파가 효과적으로 작용하여 필요한 탄소량을 현재 고로의 약 1/2로 감소시킬 수 있음이 밝혀지고 있다. 현재의 고로 방식에서 마이크로파를 이용하여 탄소의 사용량을 1/2 감소시킬 수 있으면 그에 따른 배기가스도 적어지고, 이 기술이야말로 획기적인 방법이라 할 수 있겠다.

○ 다만 이 원리에 아직까지 충분한 이론적 뒷받침이 안 되고 있고 실용화가 안 되고 있으나 물질의 분자, 결정, 입자 수준에 있어서 가열 선택에 비평형이란 효과를 발휘하는 주파수대는 1～수백 GHz임은 연구 확정되었다고 하겠다. 앞으로 제철 사업에서 이 공법을 활용하게 된다면 현재 제강공법이 전로법으로 전환된 것과 같은 정도의 혁명적인 공법의 개발이라 하겠다.

○ 이 분야는 일반 재료분야의 종사자에게는 생소한 분야로 이 새로운 기술의 개발에는 현재까지의 중심적 역할을 해왔던 재료과학 분야와 핵융합과학 분야가 협력하여 연구 발전시켜야 할 분야라고 생각한다.

저자: SATO Motoyasu
자료유형: 학술정보