△ 포스코가 2월 29일 이란 철강사 PKP와 일관제철소 건설에 관한 합의각서(MOA)를 체결했다. 앞줄 왼쪽부터 이후근 포스코 전무, 압둘레자 조로프치안(Abdolreza Zoroufchian) 이란 PKP 회장, 김동철 포스코건설 전무. 뒷줄 왼쪽에서 첫 번째 주형환 산업통상자원부 장관, 네 번째 하미드 치트치안(Hamid Chitchian) 이란 에너지부 장관.

 

 

포스코가 고유의 기술로 개발한 파이넥스 공법과 CEM 공정을 활용해 이란에 연산 160만톤 규모의 일관제철소를 건설합니다.

 

지난 2월 29일 포스코는 이란 테헤란에서 열린 ‘한-이란 비즈니스 포럼’에서 이란 철강사 PKP(Pars Kohan Diar Parsian Steel)사와 일관제철소 건설 합의각서(MOA)를 체결했는데요.

 

포스코는 일관제철소 건설 사업비 16억 달러(약 1조9000억원) 중 8%(1500억원)를 투자하고, 독자 개발한 ‘포이스트(POIST; POSCO Innovative Steel Making Technology)’ 비즈니스 모델을 PKP사에 이전하기로 했습니다.

 

포이스트는 포스코 자체기술로 개발한 파이넥스(FINEX) 공법과 압축연속주조압연 기술인 CEM(Compact Endless cast and rolling Mill)을 결합한 모델입니다. 파이넥스는 가루 형태의 철광석과 유연탄을 예비처리 과정 없이 바로 원료로 사용해 쇳물을 생산하는 친환경 공법이며, CEM은 쇳물을 굳히는 연주공정과 철강재를 얇게 펴는 압연공정을 하나로 통합해 에너지 사용량을 절감하는 기술입니다.

 

주형환 산업통상자원부 장관, 하미드 치트치안(Hamid Chitchian) 이란 에너지부 장관 등 양국 정부 인사와 포스코그룹 관계자 100여 명이 참석한 이날 MOA 체결식에서 포스코와 PKP사는 이란 일관제철소 건설을 총 2단계에 걸쳐 진행하기로 합의했는데요. 1단계에서는 파이넥스 공법과 CEM 공정을 적용한 연산 160만톤 규모의 일관제철소를 건설하고, 2단계에서는 연산 60만 톤의 냉연 및 도금라인을 추가 설립해 고부가가치 제품 생산에 박차를 가할 계획입니다.

 

한편, 포스코에너지와 포스코건설도 한국전력, PKP와 함께 부생가스 발전소 건설 및 담수화 사업 추진을 위한 양해각서(MOU)를 체결했습니다. 포스코에너지와 한국전력은 발전소와 담수화 설비의 운영 및 관리(O&M; Operating and Maintenance)를, 포스코건설은 발전소와 설비의 건설을 맡습니다. 부생가스 발전소와 담수화 설비는 향후 제철소와 차바하르 경제자유구역에 전력과 용수를 안정적으로 공급하는 역할을 할 예정입니다.

 

일관제철소 건설부지는 이란 남부 오만(Oman)해 연안의 차바하르 경제자유구역에 마련됐습니다. 차바하르 경제자유구역은 풍부한 원자재 매장, 세제 혜택 지원 등의 유리한 입지조건을 갖춘 곳입니다. 포스코는 내년 3월 착공을 앞두고 제철소 설비 사양 확정, 기술 검토 및 실사 등의 절차를 진행해 나갈 계획입니다.

 

 

철강산업은 시대가 요구하는 소재를 개발하기 위하여 지속적인 기술혁신을 이루어왔습니다. 그리고 그 성과가 우리가 사용하는 모든 상품에 녹아 있다는 사실, 알고 계신가요?

오늘 Hello, 포스코 블로그에서는 철강산업의 혁신기술과 혁신 제품을 중심으로 세계 철강기술 혁신이 어떤 방식으로 이루어지고 있는지 소개하도록 하겠습니다! : D

 

 

기술 변화의 속도가 계속 빨라지고 있습니다. 10년 전의 TV나 냉장고, 세탁기, 자동차와 오늘의 그것들을 비교해보면 기능적으로 얼마나 발전했고, 모양도 얼마나 다양해졌는지 바로 느낄 수 있는데요. 우리는 느끼지 못하지만 매일 접하고 있는 대부분의 혁신 제품 속에는 그 핵심 소재로 ‘철강’이 자리 잡고 있답니다!

철강산업에서 지속적인 기술발전과 혁신이 없었다면, 과연 현재와 같은 초고층 빌딩이나 고연비 자동차, 초대형 선박, 해양구조물 등이 가능했을까요? 

 

 

최근 전 세계적으로 이슈가 되고 있는 것 중 하나, 바로 환경규제인데요. 지구온난화의 주범인 가스 배출에 대한 규제가 점차 심화되고 있습니다. 이산화탄소 배출권 거래 제도, 탄소세 부과 같은 제도들이 속속 도입됨에 따라 모든 산업이 어떻게 하면 생산공정을 좀 더 환경친화형으로 변모시킬 것인가를 고민하고 있습니다.

최근 철강산업계 역시 환경오염물질 배출을 최소화하고, 최소한의 에너지로 제품을 생산할 수 있는 기술 개발에 매진하고 있는데요. 앞으로 철강산업의 기술발전은 철강산업이 가지고 있는 이러한 근원적이고 불가피한 문제들을  해결하는 방향으로 나아가겠죠? : )

 

 

간소화·저가격 원료 사용 및 비용 절감·친환경적인 ‘파이넥스(FINEX) 공정’

최근 개발하여 상용화되고 있는 파이넥스(FINEX) 프로세스는 지금 단계로서 철강산업이 가지고 있는 근원적이고 불가피한 문제들을 해결하는 가장 현실적인 답입니다.

세계 최초로 포스코가 파이넥스 공법을 상용화했는데요. 현재 연간 생산량 150만 톤의 파이넥스가 2007년 가동을 시작해 성공적으로 운영되고 있고, 최근 200만 톤의 설비가 추가로 가동되고 있습니다.

 

지금까지 용광로를 대체할 수 있는 많은 기술이 시도되었으나, 파이넥스와 같이 연간 200만 톤을 생산할 수 있는 신프로세스가 개발된 사례는 아직 없다는 사실! 현재로서는 용광로 프로세스를 대체할 수 있는 가능성이 가장 높은 기술이 바로 파이넥스랍니다.

 

 

석탄 대신 수소 사용해 오염물질 배출 차단하는 ‘수소환원제철법’

환원제로서 석탄을 사용하지 않고 수소(H)를 사용하는 기술인 ‘수소환원제철법’도 연구단계에 있습니다. 일반적으로 철광석은 철 성분이 산소와 결합된 상태(산화철: Fe₂O₃, Fe₃O₄)로 존재하고 있는데요. 산소를 떼어내기 위해 환원제로 석탄(탄소 C)을 사용하게 되면 이산화탄소(CO₂)가 불가피하게 발생하게 되는 것이죠.

그러나 환원제로 수소를 사용하게 되면 산소와 수소가 반응해 물이 되기 때문에 이산화탄소를 전혀 발생시키지 않고 철을 제조할 수 있습니다. 문제는 다량의 수소를 어디에서 기술적으로 그리고 경제적으로 얻을 수 있느냐 하는 점인데, 현재의 기술로는 원자력을 이용하는 방법이 고려되고 있답니다.

일반적인 공정을 더욱 직결화하고 연속화하여 에너지 소비를 줄이는 ‘친환경 프로세스’ 

철강산업은 일반적인 공정을 더욱 직결화하고 연속화함으로써 사용되는 에너지를 획기적으로 감소시키는 친환경 프로세스가 최근 개발되고 있는데요. 자세히 살펴볼까요? 

 

 

1) 박(薄)슬래브 제조공법

추가적인 가열 온도를 최소화하기 위해 중간소재인 슬래브를 최대한 얇게 만드는 방식의 ‘박(薄)슬래브 제조공법’이 대표적인데요. 이 박슬래브 제조공법은 현재 미국 뉴코어(Nucor)사가 최초로 상업화에 성공하여 활용하고 있습니다.

2) 콤팩트 엔들리스 캐스트 롤링 밀(CEM; Compact Endless cast-rolling Mill)

이에 더하여 최근에는 박슬래브를 재가열하지 않고 직접 열연강판을 만드는 방식이 개발되고 있는데요. 포스코가 개발한 혁신기술인 ‘콤팩트 엔들리스 캐스트 롤링 밀(CEM; Compact Endless cast-rolling Mill)’이 바로 그것입니다. CEM 방식은 박슬래브를 연속 생산하고 바로 열간압연공정과 연결하여 열연제품을 만드는 방식인데요. 이 프로세스를 이용하면 기존 공정에 비해 에너지 소비를 약 50% 절감할 수 있습니다.

3) 스트립 캐스팅(strip casting)

여기에서 더 나아가 슬래브 제조공정을 생략하고 직접 용강으로 열연강판을 만드는 방법도 개발되어 있는데 이를 ‘스트립 캐스팅(strip casting)’이라 합니다. 포스코를 위시한 일부 철강사가 이미 개발하여 일부 제품에 적용하고 있습니다.

앞으로는 열간압연공정과 냉연압연공정을 통합한 프로세스도 개발될 예정인데요. 이렇게 되면 에너지 소비와 투자비를 획기적으로 줄일 수 있어 철강재는 더욱 가격 경쟁력 있는 소재로 재탄생하게 되겠죠?

철강업체들은 공정의 혁신을 통해 강도가 더욱 강하고 가공성이 뛰어난 철강재를 더욱 싼 가격에 공급하기 위해서 노력하고 있는데요. 동시에 자동차·에너지 등 수요산업의 발전단계를 고려하여 이보다 먼저 우수한 성능을 가진 혁신 제품을 속속 개발함으로써 수요산업의 발전을 선도하고 있습니다.

 

강도·연성 뛰어나 차체에 유용한 ‘초고장력 강판’

자동차 무게를 가볍게 해서 엔진의 효율을 높여야만 연비가 개선되는데 이를 위해서는 자동차 무게의 대부분을 차지하는 자동차용 강판의 무게를 줄여야만 하는데요. 반면에 안전을 강화하기 위해서는 강도를 더욱 높여야 합니다. 더 얇지만 강한 강판이 필요한 것인데요. 이 외에 뛰어난 가공성도 보장되어야 합니다.

 

사실 강도와 연성은 상호 모순적인 것인데요. 강도를 높이면 연성이 떨어져 가공하기 어렵고, 연성이 높으면 가공하기는 좋으나 강도가 약하게 됩니다. 철강사들 간에는 이러한 조건을 충족할 수 있는 강재를 개발하기 위해 치열한 경쟁을 펼치고 있습니다. 현재로선 철강제품의 가공 방식을 바꾸어 초고장력 강판을 만들고 있는데요. 그 대표적인 방식이 HPF(Hot Press Forming)입니다.

 

 

TWIP강, 일반 강판 대비 강도 3~4배, 무게 30% 줄여 연비 개선

최근에는 가공하지 않더라도 충분한 강도와 가공성을 가지고 있는 철강재가 개발되었는데요. 대표적인 것이 2010년 포스코가 개발한 TWIP(TWinning Induced Plasticity)강입니다. 이 제품은 철에 망간·알루미늄 등을 섞어 만든 강판으로 일반 자동차 강판보다 강도는 3~4배 높고, 무게는 30% 가벼운 것이 특징인데요.

 

 

이미 이탈리아 피아트사가 생산하는 차에 범퍼로 공급된 바 있습니다. 그리고 르노차와 공동으로 신형 콘셉트카에 900TWIP강과 2000HPF강 등을 적용, 차체 무게를 130㎏ 줄여 리터당 100㎞의 연비를 달성하는 데 성공하였습니다.

향후에도 혁신 철강제품의 개발은 계속될 것입니다. 전기자동차의 상용화에 대응하여 전기효율이 높은 혁신적인 전기강판이 개발 중에 있고, 강도를 더욱 높인 슈퍼 메탈에 대한 연구도 진행되고 있습니다.

 

저열팽창·절삭성 높여 라인파이프 등 극지방에 활용

에너지 분야에서도 혁신 철강제품이 속속 개발되고 있습니다. 고유가로 석유·가스 등 에너지 개발 경쟁이 가속되고 있는 상황인데요. 연근해 유전이 고갈되면서 심해유전 개발이 일반화되고 있으며, 셰일가스(shale gas)와 같은 비전통 에너지에 대한 개발 경쟁도 한창입니다. 이에 따라 에너지 개발을 위한 심해용 부유식 시추설비, 부유식 정제 및 저장설비, 운송설비 등에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

 

한 예로 2010년 대우조선해양이 프랑스 석유화학회사인 토탈로부터 수주한 FPSO(Floating Production Storage Offloading)는 길이가 305m, 폭이 61m, 무게는 11만 톤에 달하는 거대한 구조물입니다. 여기에 사용되는 에너지용 강재는 심해나 극지의 환경을 견뎌내야 하기 때문에 안전기준과 품질이 까다롭기로 유명한데요. 이러한 기준을 맞추기 위해 철강제품은 극저온에서도 강도와 충격인성을 가지는 합금강 개발이 진행되고 있습니다.

 

 

석유 및 가스 운송에 사용되는 라인파이프도 러시아 등과 같이 가혹한 환경에서 건설되고 있는데 이에 대응할 수 있는 강재의 개발도 진행되고 있습니다. 지금까지는 주로 항복강도 65~70ksi를 주로 사용하였으나 현재 X120~X150과 같이 강도가 2배 이상 향상된 제품이 상용화되고 있습니다.

 

특히 최근 개발된 고(高)망간강(high Mn steel)은 망간 함유량을 25%로 늘려 저열팽창·절삭성·가공성을 높인 첨단 제품으로 기존 LNG탱크의 저장능력을 20배까지 향상시킬 수 있다는 점이 특징인데요. 이와 같이 철강산업에서는 혁신적인 철강제품이 친환경적인 생산과정을 통해서 낮은 가격에 생산됨으로써 앞으로도 핵심소재로서의 위치를 확고히 할 것입니다.

자동차·조선·에너지 산업의 발전도 이러한 철강 소재의 혁신이 없었다면 불가능했겠죠? 향후에도 수요산업과 철강산업 간 협력으로 공동발전의 패러다임은 지속 유지될 것입니다.

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철강산업의 기술혁신이 지속적으로 이루어지는 한 소재로서의 철강은 앞으로도 그 중요성이 계속 높아져 갈 텐데요. 철강 산업의 현재와 미래에 더욱 큰 관심과 기대를 부탁드립니다! : D