파이넥스(FINEX) 공장이 있는 포항제철소 모습
[포항=일요신문] 김재원 임병섭 기자 = 포스코가 파이넥스 설비를 연산 200만t까지 자체 상용화한 것은 사실로 보인다.
그러나 투자비, 운전비, 품질, 생산성 등을 비교하면 파이넥스는 기존 고로(용광로)대비 60~70% 수준으로 추산된다.
더구나 프로세스 특성상 구조적인 통기성 악화로 용선(쇳물)의 품질 저하 문제가 대두된다.
전문가에 따르면, 고로의 용광로와 파이넥스 용융로의 가장 큰 차이점은 고로는 열풍을, 파이넥스는 상온의 순산소(PURE OXYGEN)를 송풍 압입한다는 것이다.
약간의 차이는 있지만 양자가 모두 통기성을 생명으로 한다.
통기성이 양호한 고로의 경우 열풍이 충진층(철광석과 석탄이 층층이 쌓인)을 균일하게 통과하면서 효율적인 환원반응과 열교환이 이뤄져 균일한 품질의 용선이 생산되고 연료비도 낮으면서 안정적인 운전을 할 수 있다.
반면, 파이넥스 용융로는 충진층이 낮으므로 환원반응 등의 효율을 높이기 위해 순도 높은 산소를 사용할 수 밖에 없고 배출가스의 온도가 높아 열손실이 많아 연료비가 높은 원인이 되고 있다.
특히, 고로는 열원으로 단단한 코크스(COKES)를 사용하기 때문에 양호한 통기성을 유지할 수 있는 반면, 파이넥스는 성형탄을 용융로에 넣는데 부서지는 문제로 인해 양호한 통기성을 유지할 수 없다.
성형탄은 고온의 용융로에서 타르와 휘발분이 빠져나가면서 열간강도가 약화돼 고온분화되면서 쉽게 부서져 충진층의 통기공을 막아 통기성을 저해하기 때문이다.
정상적인 상태의 파이넥스 용융로 운전은 하부에 약 7BAR의 압력으로 산소를 불어넣으며 진행해 용융로 상부 충진층의 통기성이 확보되지 않은 상태에서는 마치 죽 끓듯한 취발현상이 빈번하게 발생한다.
취발이 발생하면 용융로 하부의 뜨거운 가스가 충진층의 약한 부분을 통과해 그대로 빠져나가면서 압력이 저하되므로 용선의 온도가 하강해 품질(Si 등)의 변동율을 크게 한다.
현재 약 40일 주기로 정비작업을 수행하기 위해선 풍구교체 등 약 30시간 정도 용융로 운전이 정지돼야 하므로 이때 용선의 체류시간이 길어져 Si(규소) 농도가 많이 상승해 정상적인 품질의 용선이 생산되기까지는 2~3일이 소요되므로 후속공정에서 여러가지 문제점이 발생한다.
이에 대한 대책으로 용융로 운전을 중단하지 않고 쇳물을 정상적으로 생산하면서 풍구를 교체할 수 있는 방안이 개발돼야 한다는 지적이다.
이와함께 고로의 용선품질을 좌우하는 Si(규소)는 약 0.2~0.3%이고 변동율은 10% 미만이지만, 파이넥스의 용선품질은 0.2~1.0%이고 변동율은 약 50%에 달하는 것으로 알려진다.
변동율이 높으므로 제강에서 일정한 품질을 유지하기에 어려움이 많고 Si 농도가 높으므로 이를 낮추기 위해 산소를 버블링(BUBBLING)하게 되는데, 이 과정에서 다른 미소원소들까지 손실되므로 또다시 합금철을 투입해 미소원소 농도를 조정해야 해 어려움이 많고 포스코 전체 제품에 영향을 미칠 수도 있다.
그나마 이 정도의 품질을 유지하기 위해서는 파이넥스 1공장은 코크스를 12% 정도 사용해야 하고 파이넥스 2공장은 코크스를 18% 정도 사용해야 통기성을 유지할 수 있다는 것이 전문가들의 지적이다.
더구나 연산 200만t 규모인 파이넥스 3공장은 약 25~30%의 코크스를 사용해야 하며 이럴 경우 별도의 코크스 공장이 필요하게 된다는 것.
코크스 없이 쇳물을 생산한다는 파이넥스가 실은 최소한의 코크스 없이는 사실상 가동이 어렵다는 의미이다.
이것이 파이넥스의 해외 진출 및 미래 걸림돌인 것이다.
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