제철 공정의 1단계는 철광석으로부터 철 성분을 분리해 내는 작업이다. 최초로 추출된 낮은 순도의 철재를 선철(銑鐵)이라 부르기 때문에 제선(製銑)공정이라고 한다. 고대 이래 제선공정의 기본은 철광석을 고온으로 가열하는 것이다. 이 과정에서 철광석 속에 포함된 자연상태의 산화철이 목탄이나 석탄의 탄소 등과 결합해 환원반응을 일으키면서 쇳물(녹은 선철)로 분리된다. 단순한 원리인 만큼, 공정의 발전과 변화의 폭도 그리 크지 않았다.
▲ 지난 100여 년간 가장 널리 쓰인 제선공법은 용광로식이다. 용광로 속에 철광석과 발열원인 석탄, 불순물 추출용제인 석회석 등을 차곡차곡 넣고 가열해 섭씨 1,500도 이상이 되면 쇳물이 나오게 된다. 다만 가루로 된 철광석과 석탄을 그냥 넣으면 각각의 입자가 너무 밀집돼 철광석을 쇳물로 만들기가 오히려 어려워진다. 그래서 철광석 가루는 일차로 녹여 덩어리로 만든 뒤 다시 잘게 부순 소결광(燒結鑛)으로, 석탄도 한 번 구워서 덩어리 형태의 코크스로 각각 가공해 사용한다.
▲ 문제는 소결광과 코크스 가공 비용이 크고, 황산화물 등 환경오염물질이 다량 배출된다는 점이다. 그래서 1980년대 이래 세계적으로 소결광과 코크스 가공 없이 쇳물을 생산해 내는 '용융환원제철법'이 강구돼왔고, 90년대엔 국내에서도 코렉스공법이 상용화했다. 하지만 코렉스공법에 쓰이는 덩어리 형태인 피철광은 가루 형태인 분철광에 비해 값이 20% 이상 비싼 게 흠이었다. 그래서 분철광을 쓰되, 소결광 가공이 필요 없는 파이넥스공법을 포스코가 개발해 2007년부터 상용화했다.
▲ 파이넥스공법은 고로에 투입하기 전 분철광 상태에서 산화철을 철로 바꿈으로써 소결 및 코크스 공정을 건너 뛸 수 있도록 했다. 파이넥스공법의 경제성과 친환경적 공정은 그 동안 제철산업 공해문제로 골치를 앓던 중국에 해법을 준 셈이어서 최근 현지 중경강철집단이 포스코와 합작해 파이넥스 일관제철소를 건설키로 합의하는데 이르렀다. 기원전 3세기 중국 연나라로부터 철기문화를 수입한 우리나라가 제선공법을 역수출 하는 건 처음 아닌가 싶다.
장인철 논설위원 icjang@hk.co.kr
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