사진 출처: POSCO

2023 - 2025

본 연구실에서는 철강 제조 공정에서 가장 CO2가 많이 배출되는 제선 공정의 CO2 배출 저감 기술 개발 연구를 진행하고 있습니다.
철강 산업은 전 세계 CO2 배출량의 약 7%를 차지하고 있으며, 국내의 경우 약 16%를 차지하고 있습니다. 특히, 고로에 H2를 취입하는 수소환원 고로에서는 기존의 고로에서는 볼 수 없었던 다양한 반응이 발생합니다. 기본적으로 철을 만드는 제선 기술은 이미 완성이 되었다고 오해하는 경우가 많습니다.
그런데, 철광석의 원료가 저품위로 변하면서 예전에 철을 만들던 기술은 더 이상 사용할 수 없고, 계속해서 새로운 기술을 개발해야 합니다. 예를 들어, 철광석은 Fe2O3의 화학식으로 간단히 나타내는 경우가 있는데, 실제는 이와 매우 다릅니다. 다양한 광종이 결합되어 있기 때문입니다. 양질의 광석이 줄어들면서 철광석에는 Goethite인 FeO(OH)의 함량이 늘어나고 있으며, Gibbsite로 불리는 Al(OH)3가 불순물로 포함된 광석이 늘어나고 있습니다. Goethite가 늘어나면 결정수를 제거하기 위해 추가적인 에너지가 필요하고, 건조에 의해 다공성 조직이 만들어져 더스트 발생이 증가합니다. Gibbsite에 포함된 Al은 Al2O3가 되어 환원된 철이 맥석성분과 분리될 때 만들어지는 슬래그의 점성을 높여주는 역할을 하기 때문에 조업에 어려움을 주는 요소입니다. 게다가 최종 제품인 철강소재의 취성을 높여주는 광석 중 P의 농도도 지속적으로 높아지고 있습니다. 지구 온난화로 환원제로 사용하던 탄소를 수소로 대체하게 되면, 그나마 슬래그와 용선의 분리에 도움을 주었던 FeO 성분도 조기에 환원되어 용융 슬래그를 만들기 어려워집니다.
이러한 여러 제반 사항의 변화로 인해 제선 기술은 아직도 연구할 것이 무궁무진한 새로운 개척지입니다! 훌륭한 요리사는 재료가 세계 3대 진미가 아니더라도, 재료의 특성을 잘 이해해서 뛰어난 요리를 만들어 냅니다. 화학야금 전공자들도 광석의 특성을 잘 이해해서 뛰어난 철을 만들어 내는 연구를 수행합니다. 저희 연구실에서는 광석의 특징을 이해하여 새로운 가공원료(소결광, HCI, LRI 등)를 개발하고, 반응 특성을 이해해서 조업 성능을 높여주는 신개념 공정 연구를 수행하고 있습니다.