철강은 어떻게 만들어 지는가?

철강업계와 관련된 일을 하고 있어 제철소를 여러번 방문 할 수 있었고, 제품이 생산되는 과정을 일부 눈으로 볼 수 있었다. 사실 처음 제철소에 견학을 가서 설명을 듣게되면 생소한 용어들 때문에 전체적인 흐름이 파악 되지 않았던 것 같다. 때문에 사전에 용어의 의미를 파악해 두면 좋았을 부분에 대해 정리해 둔다.

정리하기에 앞서 철강 제조 공정은 탄소 함량을 컨트롤 하기 위한 것이 주 목적임을 염두해 두는 것이 필요하다. 탄소의 함량에 따라 선철>강철>연철>순철로 구분되어지는데 철강에 대한 이미지가 단단함이라서 그런지 처음 이러한 용어를 듣고 생각한 것은 철강 제품을 더욱 단단하게 만들기 위해서 탄소를 첨가하는 과정인가?!였지만 그 반대의 과정으로 원하는 제품의 강도, 연성 등을 얻어 내는 것이었다. 탄소 함유량이 높은 선철은 단단하기는 하지만 잘 깨지는 특성이 있다. 역사를 돌아보면 우리나라에는 기원전 5세기경 중국으로부터 철기가 도입된 이후 많은 왕들이 군사력 강화를 위해 좋은 철을 만들기 위해 노력했는데 당시에도 탄소와 다른 원소들을 분리하거나 주입하기 위해 대장간에서 담금질과 풀무질을 반복했던 모습이 현재는 체계를 갖춘 공정이 되었음에 놀랍다.

* 공정의 전체적 흐름도는 아래의 링크를 통해 파악하는게 가장 직관적으로 이해 할 수 있을 것이다.

https://www.posco.co.kr/homepage/docs/kor5/html/product/exper/s91c5000100p.html

 

 

1. 제선공정

- 개념: 철광석과 코크스를 고로에 넣고 태워 선철(Iron, 탄소함유량 2.11%~4.5%)을 만드는 공정

- 주요공정: 소결공정(철광석 가루를 일정하게 만드는 공정), 제선공정(철광석, 코크스가 연소되며 철광석&일산화탄소 환원 반응에 의한 쇳물 생성)

* 순철(Armco), 선철(Pig Iron), 강(Steel, 탄소함유량 0.021~2.11%): 철은 탄소 함유량을 기준으로 구분되며, 탄소가 많으면 경도(硬度)가 높아지고, 강해지기 때문에 부서지거나 부러지기가 쉽다.

 

2. 제강공정

- 개념: 고온에서 용선(쇳물)에 들어 있는 불순물(탄소, 인, 황, 규소 등)을 제거하여 강을 만드는 공정

- 주요공정:

용선(쇳물)예비처리: 쇳물에서 인과 황을 제거

전로제강: 전로에 산소를 불어넣어 탄소를 태우고 불순물을 제거

2차정련: 최종제품의 내부품질에 맞게 제어하는 공정

* 용선(鎔銑): 녹아있는 선철?! 정도로 이해

 

3. 연주공정

- 개념: 녹아있는 용강(溶鋼)을 몰드에 주입하여 연속주조기를 통과하면서 냉각, 응고시켜 슬라브, 블룸, 빌렛 등의 중간소재를 생산하는 과정

- 주요공정: 연속주조공정

 

4. 압연공정

- 개념: 강의 연성과 전성을 이용하여 사용목적에 맞는 모양으로 가공 변형하는 공정

- 주요공정: 압연공정

1900년 세계 철강생산은 2,830만 톤을 기록하였다. 당시 세계 전체 생산의 36%가 미국에서 생산되었다. 1차 세계대전, 대공황, 2차 세계대전을 거치면서 철강 생산량은 꾸준히 늘어나 1950년경에는 약 2억 톤 수준에 이르게 되었다. 이 후 1차오일쇼크가 발생하기 직전인 1973년까지 연평균 7% 이상의 가파른 성장세를 보이며 7억 톤 수준에 달하게 되었으나, 오일쇼크와 세계경기둔화로 인해 1970~2000년간 세계 철강생산 증가율은 1970년부터 시작된 세계 철강업계의 침체로 연평균 1.2%에 그쳤다. 2000년~2010년까지는 중국의 철강 생산, 소비의 급성장에 힘입어 철강 시장을 성장시켰으나, 2010년 이후로는 성장세가 주춤하고 있다. 세계철강협회에 따르면 2018년 세계 총 조강 생산량은 18억860만t으로 추산했다고 한다.

 

2018년 철강 생산량 1위는 단연 중국이었다. 중국은 2018년 세계 생산량의 절반을 넘는 9억2830만t을 생산했다. 생산량이 전년 대비 6.6% 증가하면서 세계 시장에서 차지하는 비중도 50.3%에서 51.3%로 증가했다. 이어 인도(1억650만t), 일본(1억43만t), 미국(8670만t)이 뒤를 이었고, 한국은 전년 대비 2.0% 증가한 7250만t으로 5위를 기록하며 세계 생산량의 4.0%를 차지했다고 한다. 생산량 뿐만아니라 기술력까지 지속적으로 성장하고 있는 중국과 인도, 전통적 철강시장의 강자 일본, 미국 등과 대등히 경쟁하고 있는 우리나라의 철강업계를 지지하고 계신 종사자들에게 응원의 마음을 멀리서나마 보낸다.