프라이메탈스 안드레아스 플릭 부사장, 기조강연서 강조
원자재 사용 확대, 에너지 저감, 지능형 생산시스템 구축 등 중요

  철강기술의 혁신 주기가 짧아지면서 국내 철강업체들도 기술경쟁력 강화에 더욱 매진해야 할 것으로 보인다.

   24일 서울 포스코센터에서 열린 '스틸코리아2016'에서 '철강기술이 현재와 미래'라는 주제로 기조강연에 나선 오스트리아 철강설비업체인 프라이메탈스(Primetals) 안드레아스 플릭(Andreas Flick) 부사장은 "현재 철강업계는 새로운 제품이 개발돼 제품 믹스가 확대되고 가격적인 압박을 받으면서 기술적인 혁신주기가 단축되고 있다"면서 "이에 따라 각 철강사마다 경량화, 고강도화, 생산단위 유연성, 지속가능한 재료 사용, 재활용성과 친환경성, 품질과 운영의 신뢰성, 공급과잉 속 비즈니스 모델 변화 등에 심혈을 기울이고 있다"고 밝혔다.

  특히 프라이메탈이 전 세계 철강사와 여러 기관들을 대상으로 조사한 결과, 향후 철강금속산업은 △원자재 △청정 솔루션 △솔루션 프로세스 △총체적 운영관리 △서비스 모델 등이 중요한 경쟁요소로 꼽혔다.

  원자재의 경우, 용선 사용 비중이 92.8%에 달할 정도로 압도적이고 가스를 황용해 쇳물을 사용하는 제선공법은 아직까지 제한적으로 사용되고 있다. 또한 조강생산에서 전로강 80%, 전기로강 20%의 생산비중을 보이고 있는데 HBI를 늘리고 싶다면 석탄에너지를 사용하는 것 보다는 철스크랩 사용을 늘리는 것이 더 흥미로울수 있다. 더 나아가 용선과 HBI, 철스크랩을 혼합해 전기로에서 사용할 수 있는 기술이 개발될 전망이다.

  현재 중국이 철스크랩 비축을 크게 늘리고 있어서 향후 2022년이 되면 철스크랩도 공급과잉 체제가 될 것으로 전망된다. 과잉체제에서는 철스크랩 가격도 떨어지기 마련이라 앞으로는 철스크랩을 활용하는 기술이 매우 중요해 질 것으로 예상된다. 현재 멕시코 등에서 혁신적인 전기로 설비가 시범가동되고 있어 이에 주목할 필요가 있어 보인다.

  다른 한편으로는 수소환원제철에 대한 관심도 커질 전망이다. 플릭 부사장은 "수소를 기체 또는 플라즈마 형태로 환원제로 사용하는 것이 수소환원제철법의 기본 개념인데, 특히 플라즈마 상태의 수소를 사용하게 되면 기체 상태에 비해 환원효과가 20배나 증가하고 전기와 전극 소비를 줄일 수 있다"면서 "현재 직접환원철(DRI) 제철소에서 일부 수소를 사용하고 아직까지 소규모 R&D 형태에 그치고 있지만 앞으로는 수소환원제철기술이 현실화 될 수 있을 것이다. 다량의 수소를 필요치 않고 이산화탄소 배출도 줄어들 것이기 때문에 매우 흥미로운 접근 방식으로 간주된다"라고 설명했다.

  향후 제철기술에서 또 한 가지 중요한 점은 에너지 사용에 관한 것이다. 제철소는 각 공정별로 많은 에너지가 사용되기 때문에 에너지 다소비 업종일 수밖에 없다. 하지만 파이넥스(FINEX)나 미드렉스(MIDREX)와 같은 혁신 제철기술은 에너지 사용 측면에서 엄청나게 효율적이다.

  플릭 부사장은 생산효율성과 저원가 생산을 위해서는 파이넥스와 같은 혁신 제철기술과 함께 ESP와 같은 혁신 공정기술의 결합이 중요하다고 설명했다. 프라이메탈스가 개발한 ESP(Endless Strip-casting Process) 라인은 새로운 공정기술의 사례로 소개됐다.

  현재 ESP라인은 이탈리아 아르베디와 중국 르자우강철을 비롯해 총 6곳에서 가동 중이며, 이를 통해 1,600만톤의 코일 제품을 생산했다. 이 설비의 특징은 연주에서부터 열연코일 생산까지 7분만 소요될 정도로 고속 생산이 가능하다는 것이다. 또한 컴팩트한 라인 디자인으로 공장 건설에도 15~22개월만 걸려 건설비용 감축이 가능하다. 실제로 르자우강철의 ESP 3개 라인은 각각 255만톤(300톤 전로 사용) 규모이지만 불과 2년이 되지 않은 기간에 공사가 완료돼 가동되고 있다.

  이 설비는 분당 7m의 연주속도로 슬래브를 뽑아 연속공정으로 열간압연을 거쳐 코일을 생산하는데 수율이 98%이고 불량률은 0.7%를 기록하고 있다. 생산성이 높아진 것과 함께 산화질소나 이산화탄소 배출을 기존 공정 대비 89%, 39% 줄일 수 있다. 또한 기존 전로-제강-연주-압연 방식에 비해 에너지 사용을 45% 감축하는 것으로 알려졌다. 참고로 포스코는 ESP 보다 빠른 분당 8m의 초고속 연주와 연속압연 방식이 핵심인 CEM 프로세스를 개발하고 해외에 기술판매 사업을 진행 중이다.

  미래 철강기술의 주요 포인트 중 하나는 친환경성이다. 현재 전 세계적으로 제철 공정에서 총 7억5천만톤에 이르는 슬래그(slag)가 생산되는데, 이를 회수해 재활용 하는 기술이 점차 중요해질 전망이다. 재활용 외에도 슬래그 배출과 관련한 기술 개발도 중요한 과제로 남아 있다.

  마지막으로 플릭 부사장은 기능형 생산시스템 구축의 중요성을 강조했다. '인더스트리4.0'의 사례처럼 철강을 비롯한 제조업 전반에서 생산을 좀더 스마트하게 진행할 수 있는 체제 구축이 중요하다. 이는 인터넷 인프라 구축과 더 많은 센서 사용을 필요로 하며, 인터넷 환경에서 생산라인과 서비스까지 연결할 수 있게 한다. 이를 통해 생산공장 자체가 좀더 유연해지고 생산성이 높아지게 된다.

  흔히 '스마트공장'이라고 하는데, 이를 구축하면 개별 제품이 각각의 불연속 공정 중에서 어떤 과정을 거쳤는지 추적할 수 있으며 표준규격에서 벗어나 제품 또는 공정에 문제가 발생하면 트러블슈팅의 팁을 얻을 수 있다. 품질관리가 공정마다 가능하고 사후관리도 용이하다는 점이 가장 큰 장점으로 꼽힌다.