STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

굴뚝 모양의 용광로 내부 온도는 약 1500℃. 용광로에 관한 이야기는 그동안 여러 번 소개해드렸었죠. 아마 오늘 질문은 용광로 해부학 콘텐츠(링크)를 열심히 본 친구가 아닐까 추측되는데요~

‘용광로는 과연 얼마나 뜨거울까?’ 도저히 상상하기도 어렵습니다. 그렇다면 이 용광로는 그렇게 뜨거운 불과 쇳물에 닿아 있으면서 어떻게 녹지 않을 수 있는 걸까요? 오늘 포스코 뉴스룸에서 그 해답을 알려드릴게요!

l 미션, 뜨거운 쇳물을 담아라! 해답은 내화물(耐火物)

자자, 먼저 온도 이야기를 잠깐 해보겠습니다. 얼음은 0℃ 이상에서 녹아 물이 되지만, 철의 원료인 철광석은 1535℃가 되어야 쇳물로 바뀝니다. 아주아주 뜨겁기 때문에 용광로 안에 가두어서 녹여야 해요.

그런데 그 뜨거운 쇳물을 가두어 놓으려고 하니, 너무 뜨거워 사용할 수 있는 재료가 많지 않았습니다. 다행히 우리의 영리한 선조들은 불을 만드는 방법을 터득할 때, 그 불이 대부분의 것을 태우거나 녹이더라도 돌과 모래는 태우지 못한다는 것을 발견했어요. 모래나 돌을 쌓아서 불을 가두어 놓고 불이 번지지 않도록 한 것이죠. 그렇게 도자기와 그릇 등을 만들 때나, 청동을 주조하고 칼을 만들 때도 돌과 모래를 활용했다고 합니다.

▲ 불이 모래를 태우거나 녹이지 못하는 원리를 활용한 도자기 가마

이처럼 불에 타지 않는 모래와 돌을 섞어 만든 재료를 내화물(耐火物)이라고 합니다. 내화물이 뭐냐고요? 낯선 용어일 수도 있는데, 실내화에 쓰이는 그런 용어는 아니고요~^^; 내화물이란 견딜 내(耐), 불 화(火), 물건 물(物)의 한자어인데요. ‘높은 온도에서 견디는 물질’이라는 뜻이랍니다. 여기서의 높은 온도는 1580℃ 이상을 말해요. 쇳물이 만들어진 용광로 안의 온도는 약 1500℃, 내화물이 견디는 온도는 1580℃이니 용광로가 녹지 않는 거랍니다.

l 심화학습!! 내화물에 대해 알아봅시다

내화물은 형상, 화학적 성질, 열처리 방식에 따라 종류를 나눌 수 있어요. 크게는 벽돌처럼 만들어 사용하는 정형내화물, 포대에 담아 시멘트처럼 사용하는 부정형내화물로 구분합니다. 용광로에는 정형내화물을 사용해요.

그렇다면 이러한 내화물은 무엇으로 만들어졌는지 좀 더 자세히 살펴볼까요? 과거 초창기 내화물은 주원료로 점토, 카오린, 보크사이트, 실리카, 마그네사이트, 흑연 등의 천연 원료를 사용했어요. 그러다 점차 내화물의 사용 분야가 넓어지고, 기능이 발달하면서 천연원료만으로는 질적, 양적 요구 수준을 만족할 수 없게 되었다고 해요.

뮬라이트, 고순도 알루미나, 스피넬, 해수를 이용한 마그네시아, 탄화규소, 질화규소와 같이 합성원료를 만드는 기술이 개발되면서 마침내!! 내화물의 고급화, 고기능화가 시작되었답니다.

▲ 벽돌처럼 만들어 사용하는 정형내화물. 내화물의 기술이 개발되면서 이처럼 다양한 모양의 내화물을 만드는 것이 가능해졌어요!

내화물은 사용하는 환경에 따른 다양한 특성이 요구되는데요. 간단히 살펴보자면, 용광로가 있는 제선 공정에서는 고강도, 내마모성, 저열전도성, 내가스성 등이 필요하고, 쇳물을 깨끗하게 정련하는 제강 공정에는 내열충격성, 내침식성, 저열팽창성 등이 필요하답니다. 내화물은 하나의 특성을 높이면 다른 특성이 낮아지는 관계를 가지고 있어요. 내화물은 이러한 관계 속에서 사용 환경에 따른 적절한 특성 합의점을 찾아서 사용한답니다.

l 그럼 내화물은 절대 닳지 않는 걸까?

그렇다면 이쯤에서 ‘용광로를 만드는 내화물은 불에도 녹지 않고 거뜬하니까 닳지도 않는 걸까?’라는 궁금증이 생긴 친구들도 있을 텐데요. 1500℃ 이상의 쇳물과 닿고, 필요에 따라 1800℃까지 온도를 올려 쇳물을 정련하는 공정을 거치기 때문에 내화물의 손상을 완전히 막을 수는 없답니다. 이는 내화물의 사용 기간이 길어질수록 손상량이 증가하는 관계를 가지기 때문이랍니다.

▲ 용광로는 이렇게 생겼어요!

우리나라는 국토 크기가 작고 내화물의 원료 매장량이 적기 때문에 내화물 원료 중 일부를 중국 등을 통해 수입하고 있어요. 전세계 원료 가격이 증가함에 따라 내화물 가격도 증가한답니다. 포스코는 이러한 문제를 해결하기 위해 그룹사인 ㈜포스코케미칼을 통해 이런 고급 내화물들을 개발함으로써 알맞는 제품을 적기에 공급 받고 있다는 사실! 오늘의 STEEL Talk 코너를 함께 살펴본 친구들 중 철강 박사님이 탄생하여 그 획기적인 기술의 주인공이 될 수도 있겠죠? 그럼 다음 스틸톡에서 만나요~^^

* 도움말 주신 분: 포스코 공정엔지니어링연구소 제강연구그룹 이영주 책임연구원

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

여러분은 용광로가 어떻게 생겼는지 본 적이 있나요? 아마 교과서 속 사진이나 TV 화면에서 얼핏 본 적이 있을 거예요. 그런데 아마 실제로 본 경험은 많지 않을 텐데요. 아래 사진과 같이 용광로에서 쇳물이 쏟아져 나오는 장면은 익숙하실 거에요.

사진 속의 포스코맨은 용광로에서 쇳물이 잘 쏟아져 나올 수 있도록 출선구(쇳물이 나오는 출구) 주변을 정리하고 있는 모습입니다. 1,500℃가 넘는 쇳물 앞에서도 두려워하지 않고 이런 작업을 할 수 있다는 것은 포스코인들이 가지고 있는 용광로에 대한 열정이 있기 때문이라고 할 수 있어요.

철광석은 용광로에서 녹아 쇳물이 됩니다. 이 쇳물은 다음 공정에서 불순물을 걸러낸 뒤 큼지막한 직육면체 형태로 만들어지고, 각기 다른 공장들로 보내져 다양한 철강제품으로 탄생하게 됩니다. 이를 일관제철 공정이라고 표현하는데요. 쇳물부터 최종 철강 제품이 나올 때까지 쉴 새 없이 흘러가기 때문이라고 생각하면 쉬워요. 용광로나 제철소 전체가 모두 24시간 365일 멈추지 않고 돌아가는 시스템인 겁니다.

용광로에 불이 꺼지면 용광로 자체가 거대한 철 덩어리로 굳어져 버려 부수고 새로 지어야 합니다. 최소 5,000억 원~1조 원 가까운 돈을 들여야 하고 다시 만드는데도 수개월 이상이 소요되죠. 용광로만의 문제로 끝나지 않는다는 것도 문제예요. 제철소는 쉴 새 없이 흘러가는 공정이라고 말씀드렸죠? 용광로 이후 쇳물을 사용하는 공장들이 모두 마비되어버리기 때문에 용광로가 멈춘다는 것은 결국, 제철소가 문을 닫는다는 얘기가 됩니다.

그래서 포스코인들에게 있어 용광로는 ‘신성한 숭배’의 대상과도 같다고 할 수 있어요. ’73년 포항제철소 1고로에 처음 불을 지필 때 태양열을 채화해 불씨를 만들었단 걸 알고 계실까요? 포스코 역사록에는 ‘성화 봉송주자들이 차례 차례 ‘하늘의 불씨’를 넘겨받았다’라고 가슴 뭉클하게 적혀 있어요.

▲ 인간에게 불을 준 프로메테우스를 기리기 위한 성스러운 의식으로 올림픽 성화를 채화하는 모습. 동그라미 안의 사진은 당시 박태준 사장이 포스코 최초의 용광로에 불을 지피기 위해 태양열을 채화하는 모습(‘73.6.7)

하늘이 내린 소중한 불씨를 담아 우리나라에 첫 쇳물을 생산해냈기 때문인지 몰라도, 포스코인들에게 용광로는 반드시 수호해야 할 숭고한 대상으로 자리 잡게 되었어요. 그런데 이 사명감은 고대 페르시아 시대의 종교인 조로아스터교가 제례의식에 사용하기 위한 불을 소중히 다루고, 구석시대인들이 어렵게 지핀 불씨를 보존하기 위해 필사적이었던 것만큼이나 깊고 무거운 것이에요. 하늘의 불씨가 만들어낸 쇳물이 대한민국 제조업 발전의 초석을 이루었고, 우리나라 경제 발전의 모든 곳에 살아 숨 쉬게 되었으니까요.

유럽, 미국, 일본에서는 용광로가 꺼진 제철소들이 여럿 있어요. 어떻게 되었을까요? 위에서도 설명했듯이 용광로만 꺼진 것이 아니고 그에 딸린 다른 공장들을 돌릴 수 없어 결국 제철소가 폐쇄되었죠. 제철소 폐쇄는 지역 경제의 몰락을 가져왔고, 이는 한 나라 전체의 경기 악화라는 아픈 결과를 낳았죠.

즉, 용광로에 불이 꺼진다는 것은 단순히 다시 지으면 된다는 의미로만 바라봐서는 안 될 큰 문제예요. 용광로에 불이 꺼지면 제철소 전체에 불이 꺼집니다. 포스코는 포항제철소에 4개, 광양제철소에 5개의 용광로를 운영하고 있는데 용광로가 꺼지면 지역 경제도 몰락의 길을 걷게 될 것이고, 우리나라 산업과 경제에 큰 악영향을 미칠 수도 있다는 것을 알아야 해요. 그 파급 효과가 어마어마한 거죠.

우리가 잘 느끼진 못하지만, 우리 몸의 ‘심장’이 24시간 365일 힘차게 박동하며 온몸에 피를 순환시켜 숨 쉬게 해주는 것과 같이, 포스코의 용광로는 24시간 365일 쇳물을 쏟아내며 대한민국의 경제를 살아 숨 쉬게 해주고 있다고 생각하시면 될 것 같아요.

▲ 24시간 365일 묵묵히 쇳물을 다루고 있는 포스코맨의 모습

포스코의 용광로들은 Big Data와 AI 등 첨단기술 기반으로 운영되고 있어, 우리나라 최초로 세계경제포럼(WEF)에서  ‘등대공장’으로 지정되기도 했는데, 오늘날과 같은 첨단 시대에도 포스코인들의 용광로에 대한 ‘성스러운 의식’은 여전히 살아있답니다.

소박하고 귀여운 질문에 너무 무거운 답변을 드려서 죄송한 마음이에요. 하지만, 포스코 뉴스룸 운영팀들도 포스코인으로서 쇳물이 가지고 있는 의미가 정말 무겁고 큰 사명감이라고 느껴져 자세하게 설명드리게 되었어요. 그럼, 다음 시간에도 흥미로운 철 이야기를 가지고 찾아올게요~

* 도움말 주신 분: 포스코 포항제철소 제선부 기술개발섹션 이종복 리더, 박준석 사원

포스코 뉴스룸 편집팀은 제19회 철의 날을 맞아 첫 쇳물이 흐르던 역사적인 순간을 사진으로 재구성했다. 불타는 사명감으로 이룬 종합제철소의 꿈, 고로를 뜨겁게 달굴 불씨가 채화되던 날, 그리고 마침내 굉음과 함께 오렌지색 섬광이 치솟던 순간까지. 그 가슴 뜨거웠던 순간을 만나보자.

“모래 바람이 어찌나 심한지 입, 코, 귀 할 것 없이 서걱서걱 모래가 뒹구는 통에 견딜 수 없을 지경이다”
–포항 모래 벌판 위, 대한민국 최초 종합제철소의 꿈

“민족 숙원사업인 제철소 건설 실패는 민족사에 씻을 수 없는 죄다.
실패할 경우 우향우하여 영일만에 투신한다는 각오로 임해야 한다.”
–포항제철소 착공 (1970년 4월 1일)

“빨간 안전모로 맞춰 쓴 고로공장 직원 요청이면 달리던 차도 멈춰 섰다.
그렇게 우리는 불가능할 것 같았던 일을 정확히 약속한 날짜에 해냈다.”
–고로 잔공사 비상선포 (1973년 5월 7일)

“박태준 사장은 돋보기로 햇빛의 초점을 채화봉 끝에 모아 불을 피웠다.
고로를 뜨겁게 달궈 줄 이 불씨를 모두가 간절한 염원을 담아 지켜봤다.”
–원화 채화식 (1973년 6월 7일)

“화입봉에 불을 당겨 풍구 속으로 들이밀자, 드디어 고로에 불이 붙었다.
이 불길이 약 하루동안 고로를 2,300도까지 달궈 쇳물을 뽑아낼 것이다.”
–고로 화입식 (1973년 6월 8일)

“고로 내부에서 굉음이 울렸고 오렌지색 섬광이 사람 키보다 높이 치솟았다.
그리고 천천히 용암같이 벌겋고 뜨거운 쇳물이 흘러나왔다.”
–첫 출선 (1973년 6월 9일)

“너도 나도 목청이 터져라고 만세를 부르며 팔을 치켜들었다.
한국 산업화에 새 지평이 열리는 그 순간 모두가 쇳물처럼 뜨거운 눈물을 쏟아냈다.”

“여러분은 역사에 길이 남을 위업을 이뤄냈고, 나에게는 생명의 은인입니다.”
–고로 화입 성공 후, 박태준 명예회장

1973년 6월 9일은 대한민국 최초의 쇳물이 흐른 날입니다.
이 역사적인 날을 기념해 6월 9일은 ‘철의 날’로 지정되었고, 올해로 19회째를 맞고 있습니다.

1978년 12월 8일에 태어난 포항 3고로가 어느새 불혹을 맞이했습니다! 최근 전신성형 개수를 마치고 4대기 화입에 성공했다고 하는데요. 더욱 똑똑해진 모습으로 돌아온 포항 3고로의 자기소개서를 Hello, 포스코 블로그에서 지금 확인해보세요!

국내 최초 스마트 고로, 포항 3고로를 소개합니다!

안녕하세요! 저는 지난 6일 4대기 조업에 들어간 포항 3고로입니다. 저는 포스코를 대표하는 국내 최초의 ‘스마트 고로’로 거듭나기 위해 올해 2월부터 전신성형 개수공사에 들어갔습니다. 이번 개수는 1989년, 2006년에 이어 세 번째로 진행한 것인데요 102일에 걸쳐 진행된 이번 3차 개수 과정이 어땠는지 궁금하시다고요? 사진으로 살짝 보여드릴게요!

포항 3고로의 자랑거리는 무엇일까요?

사람들이 말하기를 저는 다른 고로 친구들에 비해서 특이한 점이 많다고 하더라고요. 저는 포항 1, 2고로 형님들에 비해 규모가 확 커져서 ‘대한민국 최초로 연산 300만 톤 시대를 연 대형고로’라고 불리곤 했는데요.

이번 3차 개수를 거친 후에는 4차 산업혁명의 흐름에 맞는 ‘스마트 고로’로 재탄생해, 많은 분들께서 저에게 거는 기대가 크다고 해요. 포스코 스마타이제이션(Smartization)의 선두주자로서 제 어깨가 얼마나 무거운지 여러분은 모르실 거예요!

‘스마트’ 포항 3고로를 만들어낸 사람들!

저를 스마트 고로로 재탄생 시키기 위해, 보이지 않는 곳에서 밤낮으로 고생하신 분들이 많은데요. 그중에서도 포항제철소 손기완 3고로개수품질향상PJT 팀장님을 만나 이번 개수 작업을 이끌었던 소감을 들어보려고 해요. 팀장님, 저 때문에 요즘 많이 힘드셨죠? 이번 개수 작업, 어떠셨나요?

3고래 개수에 무려 세 번이나 참여한 분들이 있다고요?

1989년, 2006년 그리고 2017년! 그간 있었던 세 번의 개수 작업에 모두 참여한 제선부 직원이 무려 여섯 분이나 된답니다. 이쯤 되면 저에 대한 애정이 정말 남다르실 것 같다는 생각이 드는데요. 세 번의 개수에 모두 참여하신 소감을 여쭤봤답니다!

포스코의 탄탄한 기술력을 바탕으로 국내 최초 ‘스마트 고로’로 거듭난,
포항 3고로의 자기소개서! 재미있게 보셨나요?
앞으로도 POSCO the Great 재창조에 함께하는
든든한 존재가 되어 늘 여러분 곁에 있을게요!