신기술
철강폐기물 재활용 기술 세계최초 개발
제강 환원슬래그를 고부가 속경시멘트로 제조하는 기술 상용화
이산화탄소 50만톤 저감 효과…속경시멘트 2천880억원 생산 기대
국정과제인 ‘자원·에너지가 선순환하는 자원순환사회 실현’의 일환으로 폐자원 중 하나인 제강 환원슬래그를 고부가가치 시멘트로 만드는 기술이 세계 최초로 개발됐다. 한국환경산업기술원(원장 김용주)은 폐금속·유용자원재활용기술개발사업단(단장 조봉규)과 함께 고철을 철로 제조하는 공정 중 발생하는 제강 환원슬래그를 급속히 냉각해 빨리 굳는 성질을 가진 속경시멘트로 제조하는 기술의 개발 및 상용화에 성공했다.
제강 환원슬래그란 고철로부터 철을 제조하는 전기로, 공정에서 산화 후 다시 철로 환원시키는 중에 발생되는 염기도가 높은 폐기물 슬래그이다. 전기로에서 발생하는 전체 슬래그 중 약 20%를 차지한다.
일반 시멘트는 굳히기(양생) 작업에 보통 20일 이상이 소요되지만 속경시멘트의 양생 기간은 3시간에서 7일에 불과해 도로 긴급보수, 콘크리트 수중작업 등에 활용된다.
이 기술은 철을 제조하는 과정에서 부산물로 나오는 액체상태의 제강 환원슬래그를 강력한 바람으로 급속히 냉각시키고, 이렇게 냉각된 결정체를 분쇄하고 첨가제를 혼합해 속경시멘트로 만드는 공법이다.
제강 환원슬래그를 공기 중에서 급속히 냉각시켜 유리질상 결정체로 만든 후 적정 크기로 분쇄하면, 시멘트가 물과 반응해 굳는 ‘수화반응성’이 높은 분말을 얻을 수 있다. 여기에 석고 등 여러 첨가제를 배합해 속경시멘트를 만드는 것이다.
이번 기술개발로 제강 환원슬래그 처리과정에서 발생하는 환경오염 문제를 해결하고 이산화탄소 저감 효과도 거둘 수 있을 것으로 기대된다.
한국철강협회에 따르면 전기로에서 발생하는 슬래그는 연간 360만 톤(2013년)으로 그 중 20%인 72만 톤이 환원슬래그인데, 그동안 단순히 매립해 처리해 왔다. 이 과정에서 먼지·오염된 침출수 발생 등 환경오염 문제가 지적되었다.
또한, 기존의 속경시멘트 제조 방법 대신 이번 제강 환원슬래그 재활용 기술을 적용하여 만들었을 때, 연간 약 50만 톤 규모의 이산화탄소(환원슬래그 72만 톤 기준)도 저감할 수 있을 것으로 기대된다.
아울러 80% 이상을 수입에 의존하던 연간 300억 원 규모의 속경시멘트 산업을 국산화 할 수 있을 것으로 전망된다. 환원슬래그 72만 톤을 모두 속경시멘트로 제조할 경우 연간 43억 원의 환원슬래그 처리비용을 절감할 수 있으며, 속경시멘트 2천880억 원 어치를 생산할 수 있다.
특히, 지난해 전 세계 제강 환원슬래그 발생량은 약 1천700만 톤으로 추정되며, 이번에 개발된 기술을 모두 적용할 때 약 6조8천억 원에 이르는 속경시멘트를 세계시장에 공급할 수 있을 것으로 보인다. 이번 재활용 기술은 환경부와 한국환경산업기술원이 추진하고 있는 ‘글로벌탑 환경기술개발사업’ 중 재활용사업단의 ‘제강 환원슬래그의 고효율 급랭 재활용 기술개발’ 연구 과제를 통해 진행됐다.
글로벌탑 환경기술개발사업은 환경부가 ‘세계 최고 수준의 환경기술개발을 통한 환경기술의 수출사업화 및 환경산업 육성’을 목표로 2011년부터 10년간 총 7천820억 원을 투입해 진행하는 사업이다.
환경산업기술원은 2011년 5월 한국지질자원연구원의 조봉규 책임연구원을 사업단장으로 선정했으며, 같은 해 8월 ㈜에코마이스터(오상윤 대표)를 연구기관으로 확정하고 공주대학교(김진만 건축공학과 교수), 동양시멘트㈜(최종구 대표이사)와 본격적인 산·학 공동 연구개발을 시작했다.
연구기관인 ㈜에코마이스터는 전라북도 군산에 연간 1만2천 톤 규모의 속경시멘트 제조 공장을 구축했으며, 본 기술과 관련된 13건의 국내외 특허를 확보했다. 또한, 철강산업이 활발한 인도와 남아프리카공화국에 이번 기술을 적용한 현지 시범사업(파일럿 테스트)을 진행하고 있어, 해외진출에 대한 전망도 긍정적이다.
한편, 환경산업기술원은 지난 3월 11일 재활용사업단과 함께 ㈜에코마이스터 공장에서 연구성과 발표회를 개최했다.
김용주 한국환경산업기술원 원장은 “이번 기술개발 성공은 대통령께서 강조한 자원순환실현과 함께 온실가스 저감, 환경 선진국 도약 등 다양한 환경 분야의 현안 해결에 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.
조봉규 폐금속·유용자원재활용기술개발사업단 단장도 “인도, 남아공 등 해외에 이번 기술 수출이 동시에 추진되고 있어, 관련 분야 일자리 창출에도 기여할 것”이라고 말했다.
[『워터저널』 2015년 4월호에 게재]