국내 내화물업체 부설 연구소 에너지절약형·다용도·장기간용 내화물 개발 주력 저가 수입제품에 대응, 품질향상 통한 경쟁력 확보 위해 국내 내화물 관련 부설 연구소에서는 에너지 절약 및 다용도, 장기간 사용 가능한 제품의 개발에 주력하고 있는 것으로 나타났다. 이 같은 움직임은 수입 내화물의 국내시장 침투에 대한 자구책으로 품질 향상을 통한 저가의 수입 내화물에 대해 경쟁력을 확보하기 위한 노력으로 보고 있다. 이를 위해 각 내화물 업체는 매출의 상당부분을 연구개발비에 투자하고 있다. 또한 현재 주를 이루고 있는 신제품은 염기성 및 부정형 내화물 및 클린커 등이 주를 이루고 있다. 국내 4개 내화물업체의 최근 제품개발 현황과 앞으로의 계획에 대해 알아본다. 동국산업(주) 동국산업(대표이사 정문호 www.dongkukins.co.kr) 최근 1년간 제철/제강 턴디쉬용 열간 Spray Coating재, Alumina-Mullite질 고온 단열 Brick, MLCC 소성용 Setter 등 3종의 신개발 제품을 선보였다. 또한 올해 동국산업은 내화물 매출의 5% 수준의 비용을 연구개발비로 투자하여 제철/제강용 염기성 내화물 10종, 제철/제강 레이들용 산·중성·염기성 부정형 내화물 15종, 소각로 및 비철금속 내화물 5종을 개발 예상하고 있다. ·제철/제강 턴디쉬용 열간 Spray Coating재 현재 제철/제강에서 사용되어 지는 턴디쉬용 습식 코팅재는 시공시 턴디쉬 냉각 후 수작업에 의한 Wet Type Spray Coating에 의해 시공되므로 수소 pick-up 등 강 품질의 향상에 한계가 있었다. 따라서 고급鋼 생산을 위해 수소 pick-up을 저감하고 턴디쉬의 운영대수 원활화를 위하여 200~300℃의 열간에서도 시공 가능한 턴디쉬용 열간 Spray Coating재를 개발하여 양산 단계에 있다. 이 제품의 장점은 강 품질을 향상 시킬수 있으며 턴디쉬 운영대수를 감소 시킬수 있다. 또한 예열비용 절감 효과를 거둘 수 있으며 영구장(永久張)의 수명을 향상 시킬수 있다. ·Alumina-Mullite질 고온 단열 Brick 입계에 최적의 Mullite 층을 형성 시키고 불순물 함량의 최소화, 소성온도 적정화로 결정크기 조절 등으로 고온에서 열전도를 줄여 고온 단열성을 확보할 수 있는 Alumina-Mullite질 고온 단열 Brick을 개발하였다. 이 제품은 각종 고온 요로에 사용되어지는 것으로 미세 폐기공을 최대화 시켜 고온에서도 안정한 강도를 유지함과 동시에 단열성이 우수하고 탁월한 내구성을 가진 제품이다. 또한 사용 중 고용에 의한 변질을 최소화하여 우수한 내구성 및 사용 수명을 증진시켰으며 뛰어난 경제성를 지닌 제품으로 양산 단계에 있다. ·MLCC 소성용 Setter 지르코니아 슬러리를 세라믹 붕판에 spray Coating함으로써 내구성을 향상시키고 MLCC칩과의 반응성를 줄인 MLCC 소성용 Setter를 개발하였다. 본 제품은 기존 플라즈마 용융 분사법으로 제조되고 있는 제품에 비해 결정도가 높고 가격이 저렴한 고급 MLCC 소성용 Setter로써 현재 특허 출원 신청 중에 있다. (주)원진 원진(대표이사 손달호 www.wonjin.co.kr)은 최근 Sliding Nozzle(S/N) 및 Shroud Nozzle, Low Carbon MgO-C, Shotcrete 등 4종류의 신제품을 개발하였다. 또한 올해 신제품 개발비용으로 8천만원과 품질개선비용 5천만원의 연구예산을 각각 투자할 계획이다. ·Sliding Nozzle(S/N) 3년간의 연구개발 기간을 거처 자체 개발한 Slidin Nozzle은 Sliding에 의해 Nozzle을 조절하는 형태의 내화물이다. 고온의 용융금속을 이동하거나 담아놓는 그릇을 만들기 위한 제품으로 고온에서 사용 가능하도록 되어 있다. 특히 S/N 제품은 약 1600℃ 주로 용융금속을 조절하는 내화재로 Nozzle을 통하여 용융금속을 주입할 때 갑작스런 열충격에 견뎌야 하며 용융금속을 통과하기 때문에 용융금속과의 화학반응에 의한 침식 및 반응물이 침투가 되지 않는다. 또한 열간에서 용융금속의 양을 조절하기 위해서는 S/N 내화물의 기계적 이동이 필요하므로 열간에서의 기계적 강도가 높다. 이 제품은 기계부품과 같이 사용되고 있는 내화물로서 형상적으로는 기계부품에 맞추어 정밀하고 기계적 응력에 견딜 수 있도록 보강하기 위하여 내화재의 표면 및 내부에 기계적 강도를 보강하도록 Metal로 보강하거나 재질을 향상시켰다. 이렇게 보강한 S/N 내화물은 열적 응력으로나 기계적 응력으로나 상당한 개선을 보였으며 이러한 방법은 다른 유사한 제품에서도 적용이 가능하다. ·Shroud Nozzle(일명 Long Nozzle) Sliding Nozzle와 연결되는 제품으로서 용융금속의 산화방지와 용강의 흐름을 원활하게 하는 원통형 노즐이다. 이 제품은 기계부품과 같이 사용하지 않고 일종의 배관 Pipe와 같이 사용하는데 이 안으로 용융금속이 흐르도록 되어 있다. 즉, 내부에 용융금속이 흐름에 따라 외부와의 접촉을 차단하여 공기중의 산소 혹은 질소와의 반응이 차단되고 내부에 용융금속이 흐름에 따라 타 부위에 용융금속에 의한 영향을 미치지 않음으로서 용융금속을 조절하는데 용이하도록 한다. 이러한 재질은 튜브내에 용융금속이 흐르면서 열적 응력과 용융금속의 유압 등에 의한 물리적 응력이 발생할 수 있기 때문에 열간에서 강도발현이 중요하며 빠른 열전달에 의해 열응력을 해소할 수 있기 위해서 탄소함량이 매우 높으며 또한 특수하게 합성된 내화원료를 사용하여 열응력을 대비하도록 하였다. ·Low Carbon MgO-C 흑연량 10% 이하의 Low Carbon MgO-C 연와는 우수한 내화성 및 고강도 등 우수한 특성을 가지고 있지만, 내 Spalling이 약하기 때문에 거의 사용되고 있지 않는 실정이다. 그러나 고 내 Spalling성을 나타낼 수만 있다면 용강로 및 진공 탈 gas용기 등에 적용을 기대할 수 있다. 원진은 2000년부터 내화물 시장의 탈한국화를 목적으로 일본의 ‘K 제철소’와 ‘N 제철소’ RH 환류관과 하부조에 적용한 Low Carbon MgO-C의 적용 결과를 통해 하부조 1~3단 Low Carbon MgO-C의 Spalling에 의한 박리 손상이 주요 개선 점으로 파악 되었고, 이를 위해 특수 처리 과정을 통해 제조된 팽창 흑연의 적용과 몇 종의 금속 산방제에 대한 효과에 대하여 연구를 실시하였다. 시험결과를 토대로 팽창 흑연과 몇 종의 금속 산방제를 첨가하여 개선품을 실로에 적용한 결과 내산화 및 내식성이 요구되는 8~4단 RH 하부조 측벽은 기존품과 유사한 소모율을 보이나 Spalling이 극심한 1~3단 측벽은 현저한 잔존 개선 효과가 확인되었다. ·Shotcrete 1998년부터 Shotcrete 공법 개발에 착수하여 현재 15Ton/hour의 시공 능력을 가진 장비를 구비하고 Al2O3-MgO 재질을 비롯하여 High-Al2O3 재질, Al2O3-SiC재질, Al2O3-SiC-C 재질 등을 개발 하였으며 다양한 제품의 개발과 적용을 지속적으로 진행 중이다. Gulliver Shot은 당사에서 개발된 Shotcrete 공법으로 시공되는 고밀도 Gunning재의 총칭이다. Low Cement type의 저수분 치밀질 배토가 사용되며, 습식으로 혼련된 후 고압의 압송 Pump에 의해 Nozzle로 이동되고, Nozzle 선단에서 압축공기와 특수 Binder (Accellator 급결 고화제)가 분사되면서 배토와 함께 토출되어 시공된다. Gulliver Shot은 5~8%의 저수분 영역에서 시공되며, 사전 혼련 방식에 의해 정확한 수분 투입이 가능하고, Binder 공급의 정량화에 의해 고강도 Castable 수준의 균일하고 치밀한 시공체를 얻을 수 있다. 특히 토출 직후부터 발현되는 특수 Binder의 고기능성은 250mm 이상의 벽체 시공을 한번에 가능하게 한다. (주)한국내화 한국내화(대표이사 김후영 www.fskrc.co.kr)는 최근 종래의 Castable 내화물은 Casting 및 Trowelling 시공에 따른 공기의 문제로 Gunning재가 개발되었으며, Gunning재는 Rebound Loss와 분진 등의 단점이 있었다. 그러나 최근 Wet Type Gunning재인 ‘Shot Crete Castable’ 및 시공기술의 개발로 Rebound Loss와 분진 발생이 매우 적으며, 시공의 Save Energy에 기여할 수 있게 되었다. 이 제품은 시공의 省力化(Save Energy)로 시공기간 단축 및 시공비 절감과 Rebound Loss 최소화로 Pumping 이송 및 부착성 향상, 모재와의 소결력 최대화로 구조적 내 Spalling성과 열적안정성을 부여하였다. 올해 한국내화는 연구개발비 7.8억원을 투자하여 연구개발에 주력할 계획이다. (주)포스렉 포스렉(사장 신승근 www.posrec.co.kr)은 최근 2차 정련로용 Mg-Cr 벽돌, 전로용 Kneader재, 일반제강용 T/D Spray재 등의 신제품을 개발하였다. 최근 포스렉은 기존의 내화물 전문 생산업체라는 이미지를 탈피하여 환경공해제의 생산 및 시판에 주력하고 있다. 저탄성 고내화성 마그네시아 및 카본질 내화물 외 4건의 특허 등록을 마친 상태이며 ‘DC 전기로 열간 바닥 보수재’ 특허 출원중이다. 전자현미경외 128기의 장비를 보유하고 있는 포스렉은 올해 약 10억원의 연구예산을 투자하여 신제품 개발에 주력할 계획이다. 중국의 안산시양자로재유한공사에 ‘전로 Hot Casting Mix(Kneader재)제조 및 사용기술’및 ‘Tundish Spray재 제조 및 사용기술’을 2000년부터 3년간, 2001년부터 3년간 각각 수출하였다. ·2차 정련로용 Mg-Cr 벽돌 기존제품보다 내 Spalling성 및 내 Slag성, 내식성을 향상 시킨 신제품이다. ·전로용 Kneader재 및 일반제강용 T/D Spray재 기존 제품보다 시공성 및 내식성을 향상 시킨 제품이다. 吳德根 기자 Shot Crete Castable의 물리화학적 특징 최고사용온도(℃) 1800℃ (Max. Service Temp.) 시공소요량 (/㎥) 2.90 Required For Estimating 선변화율(%) at 1600℃ +0.30 Permanent Linear Change 압축강도(㎏/㎠) at 1500℃ 950 Cold Crushing Strength 화학성분(%) Al2O3 89 Chemical Compositon MgO 7 시공방법 Shot creting Installation Method 2003년 연구계획 제 품 명 SHOT CRETE-SC SHOT CRETE-70 SiC-C-SILICA BRICK 특 성 소 개 Shot Crete Castable의 Series로 그 적용 범위를 넓히기 위한 Silicon Carbide질 및 Alumina질 Castable 개발 제강용으로 Silicon Carbide 의 특성과 Silica의 장점을 추출하여 갖는 Ladle용 Brick 개발 적 용 소각로, 시멘트, Boiler 등 장입 LADLE 외