동국제강 인천, 2010년부터 친환경 공장 발돋움
'에코 아크 전기로' 통해 에너지 효율도 극대화

탄소중립 기조에 발맞춰 철강업계에서는 미래 친환경 철강 핵심 원료로 철스크랩과 함께 전기로 공법이 각광받고 있다.

국내 양대 고로사인 포스코와 현대제철도 전기로 제강 전환에 적극 나서고 있다. 포스코는 오는 2027년까지 전기로 2기를 도입할 예정으로 저탄소 제품 요구에 대응하고 있으며 현대제철도 2030년까지 수소 기반 전기로 공정 '하이큐브(Hy-Cube)'를 구축할 계획이다.

이 가운데 친환경·고효율 '에코 아크 전기로'를 선제적으로 도입한 동국제강이 재차 주목받고 있다. 동국제강은 연간 약 400만톤의 철스크랩을 활용한다. 제강 생산능력은 360만톤 수준으로 이 중 철근은 연 275만톤 생산 가능하다. 본지가 지난달 27일 방문한 인천공장은 100톤제강, 120톤제강을 보유해 연간 220만톤의 쇳물을 만든다. 2개의 압연 라인에서는 철근 약 220만톤을 생산한다.

동국제강 인천공장은 지난 1972년 한국강업을 인수하면서 가동을 시작했다. 1973년에는 국내 최초로 빌릿 연속 주조기를 도입했고 이어 1993년 국내 최초로 100만톤급 직류전기로 제강법을 도입했다. 특히 2010년을 기점으로 에코 아크 전기로와 함께 친환경 공장으로 발돋움했다.

동국제강 인천공장 관계자는 "2010년 신규 설비 투자 당시 기획 단계부터 친환경을 고려해 에코 아크 전기로를 도입했다"며 "에코 아크 전기로는 국내 유일 친환경·고효율 제강 설비"라고 강조했다.

■ 친환경·고효율 제강 '에코아크 전기로'

전기로의 제강공정은 철스크랩 장입부터 용해, 정련, 연속주조 등의 순서로 이뤄진다. 동국제강 인천공장 120톤 에코 아크 전기로는 전기로와 샤프트(Shaft)로 구성된다.

철스크랩을 예열해 전기로에 연속 장입하는 방식으로 전기로 안에서 철스크랩이 녹을 때 발생하는 열을 집진기로 흡입하는 과정에서 샤프트 내부 철스크랩이 가열된다. 여기에 샤프트 내 푸셔(Pusher)가 예열된 철 스크랩을 연속으로 전기로에 투입하는 방식이다.

전기로 업계의 경우 국내에서 전력 소비가 가장 많은 업종이므로 전력 사용의 효율적 관리는 필수다. 이처럼 예열이 완료된 철스크랩을 전기로에 투입하기 때문에 열효율을 극대화하고 있다. 동국제강은 에코 아크 전기로 도입을 통해 기존 전기로 공법 대비 에너지 효율을 30%나 향상시켰다.

■ 압연 공정에서도 에너지 효율↑

용해 과정을 거친 쇳물은 정련 과정을 거쳐 용강(鎔鋼)으로 만들어지며 연속주조를 통해 중간 단계 반제품인 빌릿으로 탄생한다. 동국제강 120톤 전기로의 경우 6개의 라인에서 연속주조를 실시하고 있으며, 연속주조 가운데 제품의 절단은 '토치커터', 즉 불을 이용한 산소절단 방식을 이용하고 있다.

특히 동국제강 인천공장은 제강 과정을 거쳐 생산된 반제품이 압연을 위해 가열 과정을 거치기 전에도 예열 과정을 통해 에너지를 보존해 주고 있다.

인덕션히터(induction heater) 설비를 통해 반제품이 압연공정을 위해 가열로에 들어가기 전 예열을 진행하는데, 상온에 있던 제품은 500℃까지 예열하며 연속주조를 방금 마친 제품은 그대로 가열로로 향한다.

가열로를 지난 반제품이 여러 차례의 압연공정을 지나면 철근의 모양을 갖추게 된다. 이후 급속 냉각 설비인 수랭 설비를 거쳐 SD400, SD500, SD600 강종으로 탄생하게 된다. 동국제강 인천공장 1호 압연공장은 현재 D10 기준으로 세계 최고 수준인 초당 42m의 철근을 생산하고 있으며 하루 3,000톤 이상의 제품 생산이 가능하다.

■ 국내 상용화된 모든 규격의 철근 생산

동국제강은 국내 상용화된 모든 규격의 철근 생산이 가능하다. 항복강도 300부터 700까지, 규격은 10mm부터 57mm까지 다양하다.

동국제강은 봉형강 고부가 프리미엄 제품 개발을 지속해 왔다. 지난 2009년 국내 최초 초고장력 철근 SD700개발 및 KS 인증 취득을 완료하고 이듬해 국내 최초 내진철근 개발에 성공했으며 2016년에는 내진철근 KS 인증을 취득했다.

이어 같은 해 코일철근 브랜드 '디코일(DKOIL)'을 출시해 포트폴리오를 늘렸고, 2018년 국내 최초 내진용 코일철근을 개발했다. 코일철근은 막대형 철근을 실타래처럼 말아 제품 손실 최소화 및 적재가 용이하다. 동국제강은 국내에서 가장 길고 무거운 코일철근(6.2km, 3.5톤) 생산이 가능하다.

2020년에는 국내 최초 항복강도 1GPa급 ‘기가철근’ 개발에 성공했다. 국내 개발된 철근 중 가장 강도 높은 제품이다. 기가철근은 1제곱센티미터(㎠)당 중형차 8대의 하중을 견딜 수 있는 철근으로 범용 철근 대비 2배 이상의 강도를 자랑한다.