㈜에코마이스터, 흑진주 블루오션을 케내다

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㈜에코마이스터, 흑진주 블루오션을 케내다

YBN 0 3190 기사승인-
2013년09월27일 16시18분
 
㈜에코마이스터, 흑진주 블루오션을 케내다
 
 
제강슬래그 PS Ball 전환 기술 확보 환경친화적 동시에 수익성 탁월해
 
 
업계 거장 우뚝
 
 
 

 
 
㈜에코마이스터(대표이사 오상윤)는 1982년 창업 이래 지속적인 기술 개발을 통해 철강 산업의 부산물인 제강 슬래그를 완전히 다른 형태의 새로운 유가물인 PS Ball (Precious Slag Ball)로 전환하는 기술을 확보했다. 이 기술은 환경보호 및 자원절약에 크게 기여하는 SAP(Slag Atomizing Plant)라는 특허 기술을 근간으로 하는 환경 친화적(Ecology)이며 동시에 탁월한 수익성(Economy)을 가능케 하는 독자기술로 업계의 거장(Master)이 됐다. 또한 기술의 우수성과 성장잠재력을 공인받아 1999년 대한민국 10대 신기술로 선정된 첨단 환경기술로써 블루오션을 케 내었다.
 
PS Ball은 마치 동글동글한 구슬처럼 생긴 것으로 다양한 용도로 재활용되기 때문에 또 다른 부가가치를 창출한다. PS Ball은 5mm 이하의 둥근 미립자로써 그 용도는 현재 블라스팅 연마재, 수처리 여재, 지붕재, 보수보강재 등 특수재와 레미콘, 아스콘, 콘크리트제품 등 골재 대용의 건자재로 상용화 판매하고 있으며 신규용도 개발 역시 기대되고 있다.
 
'에코마이스터'는 국내는 물론 해외에서도 대형제강회사들에 큰 인기를 끌고 있다. 국내의 대형제철공장인 ㈜포스코, 현대제철, 동부메탈, SPP율촌에너지(주), 고려아연, 한국특수형강, 대한제강, 세아베스틸 등과 제조납품을 진행하고 있다
.
제강공장에서 철강제품 다음으로 가장 많이 발생하는 부산물질이 있다면, 바로 슬래그(Slag)이다. 우리나라에서 연간 발생하는 제강슬래그 양이 대략 700만톤(고로슬래그 제외)으로 추정된다. SAP 1기 당 연간 PS볼 생산능력은 12만톤 정도이며, 현재는 없어서 못 팔정도로 PS볼에 대한 수요가 폭발적이다.
 
□ 기술 개요
본 기술은 제철제강공정 중에 전로 공정 또는 전기로 공정에서 정련을 종료한 후에 발생되는 산화물계 부산물인 슬래그의 안정화 방법과 이를 통해 제조된 물품에 관한 것으로써, 용융된 슬래그를 Turndish를 통해 낙하시켜, 용융된 슬래그에 고압의 가스를 분사해 용융된 슬래그를 미세한 액적으로 분리하는 단계, 미세한 액적을 분사된 가스와 주위 분위기에 의해 급냉시키는 단계를 이용해 냉각 후에 내부에 존재하는 프리 라임(free CaO, 단상의 CaO를 의미함)으로 인해 재활용이 어려웠던 전로 또는 전기로 슬래그를 전로 취련 후 적절한 방법으로 처리함으로써 상기 프리 라임 생성을 억제하고 그로 인해 슬래그의 분화팽창, 환경문제 및 불안정성을 최소화 할 수 있도록 슬래그를 안정화해 재생하는 기술이다
 
□ 개발배경
종래의 제강슬래그의 처리는 슬래그처리장에 배출된 슬래그를 다량의 물을 살포해 슬래그를 냉각시켜 고화시키며, 이후 파쇄과정을 거쳐 슬래그 중에 존재하는 철 성분을 자력선별 등의 선별과정을 거쳐 다시 철원으로 사용할 수 있도록 슬래그로부터 분리한다. 그러나 제강슬래그 냉각 시 비록 상부에 물을 살포해 슬래그를 냉각시켰다고는 하나 슬래그의 열전달율이 낮고 슬래그 자체의 열용량이 크기 때문에 슬래그는 전체적으로 서냉되게 된다. 이러한 과정에서 슬래그내부에는 프리라임(free CaO, 슬래그 중 CaO단상으로 존재하는 성분)이 다량 함유되게 되는데, 프리라임은 이후 수분과 접촉할 경우 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 형성하며, 수산화칼슘은 프리라임에 비해 부피가 클 뿐만 아니라 덩어리를 형성하지 못하고 분화되는 성질을 가지고 있기 때문에, 도로의 노반재 등으로 사용 될 경우 도로가 들뜨는 등의 문제를 일으키며, 분화된 수산화칼슘 등이 대기를 오염시킬 우려도 있다.
 
한, 수산화칼슘은 수용성이므로 토양의 pH를 증가시키므로 토양오염의 문제도 일으킬 수 있다. 이러한 불안정성으로 인해 제강슬래그는 반드시 안정화하거나 시효처리를 거쳐 미리 팽창시킨 후 사용해야만 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 제강슬래그의 안정화 및 재활용 방법은 그동안 다양하게 이루어져왔으나, 현재에도 기술적인 면과 경제적인 면을 모두 고려한 기술은 아직까지 개발되지 않고 있다. 일본 스미토모 금속의 경우, S.Morishita 등은 기술보고서(SEAISI Quarterly(1997) p.37)에서 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 SKAP(Sumitomo Kawasaki Aging Process)라는 새로운 스팀에이징(steam aging)기술을 개발했으나, 비경제적이며 다량으로 처리하는 데에 한계가 있다.
 
이에 본 녹색인증 기술은 종래기술을 이용한 제강슬래그의 냉각방식에 의할 경우 냉각속도가 늦고 그 결과 3Cao·SiO2대신에 2Cao·SiO2가 생성되며, Cao가 유리돼 프리 라임이 된다는 것을 발견했고, 이러한 낮은 냉각속도는 슬래그의 낮은 열전달 속도에 의한 것이므로 종래의 냉각방식으로는 이러한 문제가 해결될 수 없다는 것을 확인하고, 용융된 슬래그를 고압의 가스를 분사해 급냉시켜, 프리 라임 생성을 억제하고 그로 인해 슬래그의 분화팽창, 환경문제 및 불안정성을 최소화 할 수 있도록 슬래그를 안정화해 재생하는 기술을 개발하게 돼 8개의 특허기술을 보유하고 있고 환경부의 환경산업기술원으로부터 녹색기술을 인증 받았다.
 
□ 파급성
본 기술은 제철제강공정 중에 전로 공정 또는 전기로 공정에서 정련을 종료한 후에 발생되는 산화물계 부산물인 슬래그의 안정화 방법과 이를 통해 제조된 물품에 관한 것으로서, 용융된 슬래그를 낙하시켜, 낙하되는 용융된 슬래그에 고압의 가스를 분사해 용융된 슬래그를 미세한 액적으로 분리하는 단계, 미세한 액적을 분사된 가스와 주위 분위기에 의해 급냉시키는 단계를 이용해 냉각 후에 내부에 존재하는 프리 라임(free CaO, 단상의 CaO를 의미함)으로 인해 재활용이 어려웠던 전로 또는 전기로 슬래그를 전로 취련 후 적절한 방법으로 처리함으로써 상기 프리 라임 생성을 억제하고 그로 인해 슬래그의 분화팽창, 환경문제 및 불안정성을 최소화 할 수 있도록 슬래그를 안정화해 재생하는 기술로서 환경산업전반에 적용이 가능한 기술이다. 특히, 현재 시연 중에 있는 액상황의 급냉화 처리장치 및 아연슬래그 등과 같이 용융된 슬래그가 환경오염의 주범인 경우, 본 신청기술을 적용할 수 있을 것으로 사료된다.
 
○ 환경적 기대 효과
종래의 기술로 제강슬래그를 처리했을 경우 발생되는, 분화된 수산화 칼슘에 의한 대기오염문제, 토양의 pH를 증가시켜 발생되는 토양오염 문제 등을 원천적으로 방지할 수 있다. 또한 제강슬래그의 파쇄로 인해 발생되는 야적장의 소음, 진동, 비산먼지 등의 발생을 본 기술은 최소화할 수 있다. 제강슬래그를 안정화시키기 위해 반드시 필요한 시효처리(Aging)시 발생되는 주변 환경오염문제를 본 기술은 시효처리가 전혀 필요하지 않음으로써 환경오염문제를 예방할 수 있다.
 
○ 기술적 파급효과
본 기술은 냉각과정에서 발생하는 프리라임의 생성을 억제해 제강슬래그를 안정화함으로써 다양한 용도로 사용될 수 있는 제강슬래그 입자를 형성할 수 있으며, 다양한 제강슬래그 조건에 맞추어 제강슬래그 준비방법을 제공함으로써 제강슬래그 상태에 관계없이 제강슬래그를 안정화시키는 방법을 제공할 수 있다. 제강슬래그 이외의 프리 라임의 형상을 보유한 액상황 등에도 본 기술을 도입함으로써 산업전반에 걸친 새로운 기술이 보급돼 제조혁신에 기여할 수 있다.
 
○ 경제적 파급효과
본 기술은 환경기술이면서 동시에 고부가가치를 창출하는 기술로서 국내·외 종래의 제강슬래그 발생기업 및 신설되는 제강슬래그 기업들에게 기술 및 플랜트의 보급이 가능해 환경보존과 경제적 이익을 통해 국가적 부를 창출할 수 있다. 본 기술에 의해 제조된 제강슬래그는 모래, 담체, 시멘트, 콘크리트 등의 건설재, 폐수처리 물질, 제철공정의 철원 또는 생석회 대체재, 슬래그 조재제 등으로 활용될 수 있어 새로운 부가가치를 창출할 수 있다.
 
□ 기술의 원리
본 기술은 제강슬래그 냉각 시 서냉으로 인한 환경오염문제, 즉 슬래그내부에 다량 함유된 프리라임(free CaO, 슬래그 중 CaO단상으로 존재하는 성분)이 수분과 접촉할 경우 반응식[CaO+H2O=Ca(OH)2]과 같이 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 형성해 환경오염의 원인이 되는 것을 용융 제강슬래그를 턴디시를 통해 낙하시켜, 낙하되는 제강슬래그에 고압의 가스를 분사해 미세한 액적으로 분리하는 단계, 미세한 액적을 분사된 가스와 주위분위기에 의해 급냉시키는 단계를 이용해 제강슬래그 중 프리 라임의 잔존량을 최소화하는 기술이다
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제강슬래그를 본 기술로 급냉시키면, 이온으로 해리돼 있던 이온들이 (Me)2 O2-4 또는 X2O-Y32O3 으로 나타내는 스피넬(spinel)구조의 안정한 AB2O4 복합산화물(CaO·Fe2O3, SiO2Fe2O3, MgFe2O3)을 형성함을 발견했다. 일반식 (A와 B는 금속원자)인 스피넬구조는 정팔면체의 외형에 입방정구조로서 산소원자가 거의 입방 최밀(立方 最密) 팩킹(packing)으로 충진돼, 이들 팔면체속에 산소원자 6개에 포위된 B원자, 사면체 속에 산소원자 4개에 포위된 A원자로 이루어진 구조이다.
 
이 스피넬 구조의 대표적인 예로 첨정석(尖晶石) MgAl2O4 가 있으며, 이러한 결정체는 유리와 같은 광택을 지니고 굴절률이 높다. 이들 중 색이 없고 투명한 것은 보석으로 사용될 정도로 아주 견고하고 내풍화성과 내식성이 강하다. 이러한 스피넬 구조의 복합산화물이 표면을 이루고 있기에 화학반응에 필요한 이온이나 전자의 이동이 어렵게 돼 안정된 화합물을 이루고, 풍화와 같은 화학적, 물리적 요인에 대해 매우 강한 저항성을 갖게 된다.
 
따라서 제강슬래그를 본 기술로 급냉시켜 생성된 스피넬 입자들은 철을 다량 함유한 지금(地金)과 그렇지 않은 미세한 액적으로 구분된다. 철은 슬래그 내의 다른 금속 원자들에 비해 훨씬 무거우므로, 적당한 풍압과 물(Water Region 형성), 산소 질소 가스로 분사하면 철을 다량 함유한 지금(地金)은 멀리 가지 않고 바닥에 쌓이며, 철 이외의 금속원자들은 스피넬 구조를 형성하며 멀리 날아가서 쌓이게 된다
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□ 기술의 신규·진보성
제강슬래그의 안정화 및 재활용방법은 그동안 다양하게 이루어져왔으나, 현재에도 기술적인 면과 경제적인 면을 모두 고려한 기술은 아직까지 개발되고 있지 않다. 본 신청기술은 종래의 슬래그처리방식에서 벗어나 제강슬래그 냉각 시 서냉으로 인한 환경오염문제, 즉 슬래그내부에 다량 함유된 프리라임(free CaO, 슬래그 중 CaO단상으로 존재하는 성분)이 수분과 접촉할 경우 반응식[CaO+H2O=Ca(OH)2]과 같이 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 형성해 환경오염의 원인이 되는 것을 용융 제강슬래그를 낙하시키는 단계, 낙하되는 제강슬래그에 고압의 가스를 분사해 미세한 액적으로 분리하는 단계, 미세한 액적을 분사된 가스와 주위분위기에 의해 급냉시키는 단계를 이용해 제강슬래그 중 프리 라임의 잔존량을 최소화하는 기술로서 국내는 물론 세계에서도 최초로 도입된 방식으로 제강업계에서 제강슬래그를 처리하는 획기적인 기술로 인정을 받고 있다.
 
□ 공정의 차별성
종래의 제강슬래그 처리공정은 출강, 운송, 덤핑 및 1차냉각, 운송, 파쇄 및 지금회수, 상차 및 이송, Aging 처리, 이후 골재 대용 사용의 복잡한 과정을 거치게 된다. 그러나 신청기술의 공정은 이송, 낙하, 분사의 과정만 거치면 제품생산에 이를 수 있어 Process의 혁신을 가져왔다
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□ 기존 대비 경제성
현재 슬래그를 기존방법으로 처리하는데 투입되는 비용은 톤당 10,000원 이상이며 매립하기 위한 부지매입 등 추가비용의 부담이 매우 클 뿐 아니라 현재로서는 매립을 규제하고 있기 때문에 슬래그 처리가 매우 난해한 실정이다. 그러나 본 기술을 이용한 지금(地金) 회수(回收)방법은 더 적은 비용으로 순도 높은 지금(地金)을 회수(回收)할 수 있으며, 본 기술로 생산되는 PS Ball은 톤당 35,000원의 가치를 합하면 연간 4천500억 원(45,000원*1,000만톤 : 국내 연간 제강슬래그 발생량)의 부가가치를 창출할 수 있다. 또한 환경을 오염시키지 않고 슬래그를 처리할 수 있으며, 생산되는 제품(PS Ball)은 연마제와 시멘트 원료, 벽돌용 골재, 연약지반 개량제 등의 자원으로 활용이 가능하다. 또한 외국 제철소로의 기술 수출의 성과가 기대된다.
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