탭투탭 20분 단축 하루 36차지의 퀀텀爐 등장에 중국 철강업계 열광 … 세계 전기로 판도 바뀌나

스크랩 600도 예열 후 爐 장입
전기로 탭-투-탭 20분 단축시켜
생산성 오르고 전력소비는 줄어
일반 전기로 대비 CO2 30% 저감
멕시코 제강사 최초 도입 후 투자확산
중국선 한 꺼번에 10기 도입하기도

독일 지멘스와 일본 미쓰비시 중공업의 합작 엔지니어링기업인 Primetals Technologies社가 개발한 EAF 퀀텀(Quantum)은 일반적인 전기로(EAF)에 비해 새로운 스크랩 장입 공정, 샤프트 로爐(Shaft Furnace)에서의 스크랩 예열, 새로운 작동방식의 하부용기 등이 특징이다.

EAF Quantum은 2014년 멕시코 제강사 Tyasa社(Talleres y Aceros S.A.)가 최초 가동한 이후 전 세계로 확산 중이다. 특히 중국에서 이 새로운 전기로를 10기 이상 신속하게 도입했다.

EAF Quantum이 확산되고 있는 이유는 기존 전기로에 비해 높은 생산성과 에너지 절감, 운영비 절감, 친환경 요소를 갖추고 있어서다. 대표적인 생산성 지표로 평가되는 출강 간격(Tap-to-Tap 시간)은 스크랩의 예열기능이 없는 일반 전기로 75기의 평균치가 58분인데 비해 EAF Quantum은 40분 정도로 하루 36회 출강이 가능하다. 출강 간격은 Power On Time과 Power Off Time의 합으로, Power On Time 평균시간 42분 대비 EAF Quantum은 36분, Power Off Time 평균시간 16분 대비 EAF Quantum은 3~4분으로 큰 차이가 발생한다.

EAF Quantum은 자동화된 스크랩 장입 프로세스와 Shaft Furnace를 통한 스크랩 예열, 슬래그가 용탕에 혼입되지 않고 빠르게 작동하는 FAST Siphon Tapping 기술 및 빠른 용기교환 시스템으로 인해 상당한 시간을 단축할 수 있다.

에너지 활용지표인 톤당 전기사용량(kWh/t)은 100% 스크랩 운영을 전제로 표준 전기로 소비전력이 370~390kWh/t 인데 반해 EAF Quantum은 280~300kWh/t이다. EAF Quantum과 일반 전기로의 소비전력이 차이나는 원인은 스크랩 예열 기능 때문이다. 일반 전기로는 상온의 스크랩을 로(爐, Furnace)에 투입하는데 비해 EAF Quantum에서는 스크랩을 600도 정도 예열하여 로에 투입한다. 100% 스크랩 예열로 에너지 직접 회수활용에 따른 변압기 용량 감소가 가능하며 상당한 소비전력이 절감되며 전기로 조업의 소음도 약 8dB 정도 줄일 수 있다. 특히 전력사정이 좋지 않은 중국에서 에너지 사용량이 낮은 EAF Quantum이 활발하게 보급되는 이유다. 

투자비와 운영비 측면에서는 표준 전기로보다 EAF Quantum의 설비투자비가 10% 정도 높고, 총 생산원가는 약 20% 낮은 수준이다. 생산원가를 구성하는 요소는 에너지 사용량, 전극봉 소모량, 천연가스 사용량, 산소 사용량, 내화물 소모 등이다. 전극봉 소모량은 일반적으로 0.8~4.0kg/t 정도인데, 표준 전기로는 1.4kg/t, EAF Quantum은 0.9kg/t에 불과하다. 천연가스 사용량은 표준 전기로가  5.2Nm3/t이며 EAF Quantum은 4.4Nm3/t이다. 산소 사용량도 표준 전기로가  29Nm3/t인데 비해 EAF Quantum은 25Nm3/t으로 적다.

점차 엄격해지는 환경 규제에 대응하기 위하여 EAF Quantum에는 일반 전기로 대비 최신자동 배가스시스템을 구비하여 배가스를 감축하고 있다. 최신 자동 배가스 제어를 구비한 종합 제진 시스템은 까다로운 환경요구 사항을 만족시키고 있는데 특히 전체 CO2 배출량도 종래 전기로와 비교하면 조강 1톤당 최대 30% 저감이 가능하다. 분진배출은 12kg/t 이하로 관리되며, SOx 및 NOx 저감과 더불어 일반 전기로 대비 저소음 작업이 가능하다.