中 연구진, 화학반응으로 용선 만드는 ‘플래시 제철기술’ 개발 주장　
3~6초 만에 쇳물 생산 가능 주장 …코크스 사용 없어 CO₂ 발생 無

중국 연구진이 폭발적인 화학반응으로 용선(쇳물)을 만들 수 있는 기술을 개발했다고 주장했다. 이 새로운 기술은 기존 방식에 비해 쇳물을 더 빠르고 저렴하게 만들 수 있고 환경에도 이로운 것으로 전해졌다.

사우스차이나모닝포스트에 따르면, 중국공학원의 권위 있는 회원인 장원하이 교수가 이끄는 프로젝트팀은 지난 11월에 심사평가를 받은 논문에서 플래시 제철법으로 알려진 이 방법에 대해 “전통적인 고로에서 필요한 5~6시간에 비해 불과 3~6초 만에 제철 공정을 완료할 수 있다”고 설명했다.

연구진은 10년 이상의 집중적인 연구 끝에 매우 뜨거운 용광로에 잘게 갈린 철광석 가루(분광)를 주입하여 ‘폭발적인 화학반응’을 일으키는 기술을 개발했다고 덧붙였다. 이를 통해 쇳물이 만들어지는 속도가 기존 방식에 비해 3,600배 이상 빨라진다는 것이다.

또한 이 기술은 중국에 풍부한 저수율(저품위) 또는 중수율(중품위) 광석을 사용하는 데에도 효과적일 것으로 보인다. 기존의 철 생산 방법은 수율이 고품위 광석에 크게 의존하고 있고, 중국에는 저·중품위 광석이 많이 매장되어 있어서 호주, 브라질, 아프리카에서 고품위 광석을 대량 수입하고 있다.

연구진은 새로운 기술이 에너지 사용 효율성을 3분의 1 이상 높일 수 있다고 강조했다. 일종의 ‘폭발’을 사용하기 때문에 석탄(코크스) 사용을 완전히 없앨 수 있고, 이로 인해 이산화탄소 배출이 거의 없다는 방식이라는 설명이다.

플래시 제철을 실현하는 데 있어 가장 어려운 기술적 과제 중 하나는 광석 분사 랜스(lance)다. 폭발을 유발하기 위해 철광석을 고온, 고환원성 타워 공간에 분산시켜야 하며, 비표면적이 커야 한다.

이에 연구진은 시간당 450톤의 철광석 입자를 주입할 수 있는 뛰어난 균일 분포 성능을 가진 소용돌이 랜스를 개발했다. 이러한 랜스 3개가 장착된 반응기는 연간 711만 톤의 쇳물을 생산할 수 있다고 한다. 연구팀은 신기술이 파일럿 테스트에서 80%를 넘는 성공률을 보였다고 설명했다.

이 공정을 제철에 적용한다는 아이디어는 미국에서 시작됐지만, 실제 쇳물을 직접 생산할 수 있는 플래시 제철기술을 개발한 것은 중국 연구진이다.

연구팀을 이끄는 장원하이 교수는 오랜 기간 플래시 제련기술을 개발하여 대규모 구리 생산에 적용했고, 이로 인해 2000년 국가과학기술진보상에서 1등을 차지했고 2003년에 중국 공학원 정회원이 되었다. 플래시 제련기술은 지난 2013년에 특허를 취득했고, 이 기술을 개량·발전시켜 제철에도 적용할 수 있게 했다.