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자원, 환경 및 에너지 문제의 해결을 위한 새로운 제철시스템의 설계

전문가 제언: ○ 지구상에 부존하는 제철원료의 가채광량은 철광석 1,500억 톤, 원료탄 600억 톤으로 추산되며, 현재의 사용량을 기준으로 하면 이는 앞으로도 세계의 철강업이 100년 이상 사용할 수 있는 양이다. 그러나 한국과 일본의 철강업이 수입하고 있는 Fe 함량 60% 이상의 고품위 철광석과 고정탄소 80% 이상인 강점결성 원료탄은 몇몇 특정지역에 편재하고 있는데다 장기적인 지속가능성도 우려되고 있는 실정이다.

○ 일본에서는 제철용 원료대책으로 갈철광(limonite)과 바이오매스의 이용이 적극적으로 연구되고 있다. 갈철광은 결합수룰 함유하므로 고로용으로는 적합하지 않으나 소결광 제조용 배합원료로 사용량이 증가하고 있다. 또 바이오매스를 건류하여 제조한 BMC(Biomass Char)를 고로에 취입하는 방법이 다양하게 개발되고 있다. 원문에서는 제철원료와 환경문제의 해결을 위한 새로운 제철법으로 갈철광과 저질탄(갈탄) 및 바이오매스를 이용하는 탄소순환형 제철법을 제안하고 있다.

○ 탄소순환형 제철법은 갈철광의 결합수가 분해할 때 생성되는 다공체의 촉매작용을 이용하여 저질탄이나 바이오매스의 건류에서 얻는 타르를 가스화(CO, H2)하여 고로의 환원반응에 이용하고, 다공체의 세공 내에 탄소를 석출시켜 고품위 철원인 C-Fe2O3 복합체를 제조하는 방법이다. 그러나 이 방법은 C-Fe2O3 복합체의 특성(환원강도, 피환원성) 확보와 양산기술의 개발이 실용화의 관건이 될 것이다. 또 철광석 원료를 갈철광으로 일부 대체하는 효과는 있을 것이지만 고로제철법을 전제로 하고 있으므로 제철원료 문제를 근본적으로 해결하지는 못할 것이다.

○ POSCO가 세계 최초로 개발한 FINEX법은 분광석과 분탄을 사용하는 제철법이므로 철광석과 원료탄의 제한이 적다는 점에서 기존의 고로법에 비하여 원료의 선택 면에서는 유리하다. 그러나 앞으로도 상당기간은 고로법이 철강생산의 주체가 될 것이므로 대체원료와 CO2 삭감을 위한 새로운 제철법의 개발은 불가피한 문제이다. 따라서 천연가스를 환원제로 하는 직접제철법, 바이오매스의 코크스 대용 연료화, 수소환원법 등 기존의 원료와 연료체계를 대체하는 제철법의 개발이 요구된다.

저자: Tomohiro Akiyama
자료유형: 학술정보