스킵카에서 샤프트로 고철 장입하는 모습.ⓒ동국제강

[인천=황준익·박상효 기자] "재고가 없어 출하를 못할 정도입니다"

지난 8일 동국제강 인천제강소에서 만난 윤천규 관리팀 팀장은 즐거운 하소연을 했다. 건설 경기가 호전되면서 철근 주문이 밀려들자 인천제강소는 풀케파 체제를 연신 가동 중이다.

윤 팀장은 "(비수기인) 1월에 철근이 많이 나가는 게 이상할 정도"라고 자랑했다.

인천제강소는 연산 220만t의 철근을 생산한다. 고철(철스크랩)을 녹여 쇳물을 만드는 전기로 2기가 가동된다. 100t DC 전기로(1993년 도입)와 120t 에코아크(ECO ARC) 전기로를 보유 중이다.

◆ 하루 출하량 1만3000t까지 끌어올려..."부가가치 철근 탈바꿈"

특히 2010년 가동을 시작한 에코아크 전기로는 극적인 발전을 선사할 만큼 인천제강소가 가장 자랑하는 설비다.

권순철 제강팀 차장은 "1차지에 철스크랩 140t으로 하루에 33차지가 장입된다. 이는 기존 보다 굉장히 많이 하는 수준"이라고 말했다. 실제 하루 출하량이 6000~8000t 수준이었지만 최근에는 1만3000t까지 늘어났다.

차지(charge)는 전기로 생산량의 단위로 전기로에 철스크랩을 장입한 후 용해 과정을 거쳐 출강하는 횟수를 말한다. 120t제강은 1ch에 약 120t 출강한다.

에코아크 전기로의 핵심은 스킵카(skip car)에 의한 연속 장입이 가능하다는 것이다. 기존 전기로 방식은 철스크랩이 들어있는 바케트가 전기로 상부를 통해 직접 장입하지만 에코아크 전기로는 스킵카가 12~14번(1차지) 정도 왔다갔다 하면서 샤프트에 철스크랩을 모아 연속으로 장입한다.

동국제강의 에코아크 전기로는 전기로와 스크랩을 연속 장입하는 샤프트로 구성된다. 철스크랩을 예열(약 1000도), 전기로에 연속 장입하는 방식이다. 샤프트 내 철스크랩은 푸셔(pusher)가 예열된 철스크랩을 전기로에 투입한다. 전기로에서는 1580도의 온도로 녹인다.

권 차장은 "샤프트에서의 예열로 기존 100t 전기로 대비 톤당 100Kwh 가량 절감된다"며 "전기로에서 나오는 배기가스 역시 1000도까지 올렸다 200도로 급냉시켜 다이옥신 배출을 낮추고 있다"고 설명했다.

동국제강이 친환경 전기로라고 자랑하는 이유다. 현재 에코아크 전기로는 전세계에서 일본 3기, 동국제강 1기뿐이다. 친환경 설비라는 장점 때문에 베트남에서 설비 도입을 위해 인천제강소를 방문할 정도다.

1호 압연 전경.ⓒ동국제강

쇳물은 압연에서 완제품을 생산할 수 있도록 1000도의 빌릿(반제품)으로 만들어진다. 길게 뽑아져 나온 뜨거운 빌릿은 압연공정으로 이동한다. 이 과정에서 빌릿이 식는 것을 막기 위해 보열로를 거쳐 온도 손실 없이 바로 압연공정으로 보낸다.

에코아크 전기로에서 생산된 쇳물의 압연을 담당하는 1호 압연기의 경우 인덕션히터(induction heater)를 이용해 기생산된 빌릿의 온도를 500도까지 올린 후 가열로(950도)로 보낸다. 가열로에서 빌릿의 온도를 높이기 위한 연료 및 전력 소비를 줄인다.

15~21번의 압연공정을 거쳐 250도로 온도를 낮춰주는 수냉공정을 지나자 지름 29mm 철근이 최대 90m까지 쭉쭉 뽑아져 나왔다.

이상영 봉강생산팀 과장은 "10~19mm 철근은 초당 42m 속도의 고속압연기를 통해 2slit 조업이 가능하다"며 "10mm 철근 기준 하루에 34000t을 생산할 만큼 생산성이 높다"고 말했다.

동국제강의 철근은 국내시장에서 약 23%의 점유율을 차지한다. 지난해 인천제강소의 매출액은 1조4000억원에 이른다. 철근만을 생산하는 단일제품 공장으로는 규모가 상당하다.

윤 팀장은 "인천제강소만의 차별화로 시황이 어려워도 원가경쟁력이 있다"며 "'철근은 돈이 안된다'는 개념에서 코일철근 '디코일(DKOIL) 등 부가가치 제품 생산을 통한 수익성 모델로 탈바꿈했다"고 강조했다.

빌릿이 인덕션 히터를 거쳐 가열로로 장입되는 모습.ⓒ동국제강

◆ 동국제강, 철근 경쟁력 '에코아크 전기로'

1976년 완공된 동국제강 인천제강소의 30t 전기로가 2010년 10월 31일 오후 8시 가동을 중지하면서 역사속으로 사라졌다.

동국제강에 따르면 인천제강소의 30t 제강공장의 누적 생산량은 1702만t, 제강차지 수는 총 47만8116회에 달하며 이 쇳물을 19mm 철근으로 만들 경우 길이는 756만7643km, 지구를 189바퀴나 돌 수 있는 길이다.

또 이 철근으로 30평 100세대가 들어가는 25층 아파트를 지을 경우, 총 2만1284채를 만들수 있는 어마어한 양이다.

동국제강은 1972년 인천의 한국강업을 인수하면서 인천공장으로 편입시키면서 원시적 방식이었던 큐폴로라로를 1976년 일본 업체에서 25t 전기로 2기, 연속주조기 2스트랜드를 도입해 대량 생산체제를 구축한 것.

도입 당시에는 25t 생산능력이 25t 전기로였지만 끝없는 합리화를 통해 1984년 지금의 30t으로 전기로를 확장하고 벽에 산소를 공급하는 제트버너 3기, 로작업구 앞에서 파이프로 산소를 불어넣는 설비 등을 도입했다.

1986년 7월 당시 시간당 생산성 세계 최고기록인 5만t 생산 기록을 달성하기도 했다. 실제 월 5만t을 생산하려면 한 달 정기보수일 2일을 뺀 29일동안 매일 1700t을 생산해야 가능한 수치다.

하지만 인천공장의 30t 전기로는 원가경쟁력과 설비효율성은 최신 전기로 설비에 따라올 수 없을만큼 낙후되면서 결국, 2009년 동국제강은 신규제강공장 건설을 추진, 2010년 최첨단 120t 에코아크를 도입하면서 30t 전기로는 역사속으로 사라지게 됐다.

동국제강의 전기로 증설은 인천공장을 봉형강류 전문 생산기지로 육성하기 위한 합리화 프로젝트의 일환으로 이와 관련 동국제강은 2007년부터 'e-프로젝트팀'을 구성해 노후화된 30t 전기로(2기)의 최신 전기로 교체 등을 검토해 왔다.

동국제강 인천공장을 34년간 밝혀오던 불꽃은 사라졌지만 그 명백은 120t 에코아크 전기로로 다시 이어지고 있다.

동국제강은 인천제강소에 친환경 전기로 제강을 혁신적으로 실현할 수 있는 연산 120만t 생산능력의 에코아크 전기로를 신설하고 2010년 11월부터 가동에 돌입함에 따라 기존의 30t 전기로의 가동을 중지했다.

에코아크 전기로는 에너지 저감을 위해 원료인 철스크랩을 전기로에 연속으로 공급해 에너지 효율 극대화와 이를 통한 온실가스배출 저감효과에 초점을 맞춘 혁신적인 전기로 제강 공법이다.

에코아크 전기로 가동 모습.ⓒ동국제강

에코아크 전기로는 장입할 때의 소음과 분진을 최소화 할 수 있으며 다이옥신 발생까지 원칙적으로 차단하기 때문에 신개념 친환경 전기로로 불리운다. 이는 집진 부분 친환경 설비를 도입해 자동으로 150~200도를 유지하기 때문에 CO2 배출 감소 효과가 있다.

특히 동국제강은 1900억원을 추가 투입해 2012년까지 고장력 철근 전문 압연 공장(120만t)을 건설하고 2012년 9월 4일 첫 철근을 생산했다.

이 1호 압연공장에서는 최대 지름 57mm의 철근, 초고장력 철근(SD800), 내진용 철근(KS D3688) 등에 이르기까지 전 규격의 고부가가치 철근 제품을 생산할 수 있다.

또 국내 최대 규모인 40m의 수냉(水冷) 철근 설비를 도입해 고장력 철근 생산 효율을 극대화했고 철근(지름 10mm 기준)을 기존 대비 60% 빠른 초당 42m 속도로 압연해 철근 생산 속도의 한계를 돌파했다.

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