선우 식 공학박사 조선내화(주) 기술연구소 소장 1. 서론 2004년의 내화물 업계를 회고해 보면 사회적으로나 경제적으로나 매우 어려운 상황 속에서도 내화물의 75% 이상을 사용하는 철강 업계가 중국의 영향으로 최대 호황을 맞이하여 예년 못지 않은 실적을 올린 한 해라고 할 수 있을 것이다. 그러나 철강의 호황에 비하면 내화물 업계의 경영 실적은 대부분 작년 수준 정도에 그친 것으로 판단된다. 특히 순이익의 면에서는 작년부터의 중국 원료 가격의 급등 및 원료 확보의 어려움으로 제품 가격을 올려야 함에도 불구하고 국내 전기로 제강 공장에서의 각 내화물 회사의 과당 경쟁으로 인한 낮은 가격 유지로 오히려 줄어드는 현상을 맛본 한 해라고 할 수 있다. 2004년 말에 접어 들면서 지난 해 부터의 건설 경기 하강이 철강업체에 영향을 미쳐 주로 건축용 철강제품을 생산하는 업체는 늘어나는 재고로 조업 단축에 들어가는 경우까지 생기고 2005년도를 비상 경영의 해로 선포하는 기업도 있는 상황이다. 따라서 2004년 철강 경기가 호황일 때 내화물의 정상 가격을 형성하여야 했는데 2005년에는 원료 인상에 따른 내화물 가격의 현실화가 매우 어려울 것 같은 전망이다. 아직 2004년의 내화물 관련 통계가 나오지 않은 상태에서 2002년도와 2003년도 내화물 관련 통계를 살펴보고 최근 내화물의 기술적인 동향은 어떠했는지 그리고 2005년에는 어떠한 점이 주목을 받을지에 대해 살펴보고자 한다. 2. 내화물 현황 2001년 부터의 한국의 철강 생산량을 보면 약간씩 늘어남을 볼 수 있으며 세계적으로는 5위의 위치를 점하고 있다. 그러나 내화물 생산량은 표 2에서와 같이 2002년에 늘어났다가 2003년에 다시 줄어듬을 나타내고 있고 2003년의 전체 내화물중 부정형 내화물이 차지하는 비율은 61.6%로 일본의 63.5%에 거의 근접된 상태로 당분간 이 비율은 별로 바뀔 것 같지 않다. 그리고 표 1에서 보는 바와 같이 중국의 급격한 경제 성장에 따른 중국 철강 생산량의 증가는 여러 가지 원료 면에서 국내 내화물 업계에 큰 타격을 주고 있다. 표 3에서 내화물의 압도적인 소비처가 제철 제강임을 나타내고 있다. 제철 제강업계의 성장이 내화물 업계의 성장과 직결이 되나 철강 업계의 성장만큼 내화물 업계가 되지 못하는 관계를 최근에는 나타내고 있다. 이는 중국 내화물 산업의 발달에 따라 어느 정도 품질이 안정된 저가의 중국 내화물이 국내에 유입되고 있기 때문이다. 표 4에서 볼 수 있듯이 수입 내화물의 양이 수출의 약 10배에 해당한다. 특히 마그카본 벽돌과 같은 불소성 벽돌와 고규산 벽돌과 같은 저급질의 벽돌의 경우에는 최근 국내의 각 회사가 중국내에 공장을 짓거나 또는 제휴를 통하여 제품을 수입하여 납품하고 있어 그 양이 더욱 늘어 가고 있는 실정이다. 3. 최근 내화물의 기술 동향 전체 내화물의 기술 동향을 다 언급하기는 어렵고 제철, 제강을 중심으로 간략하게 언급하고자 한다. 우선 제선 분야에서 고로의 로체 수명을 연장하고 고로 조업의 안정화를 위해 고로 노벽 보수를 실시하여 왔다. 지금까지는 건식 Spray type의 재질을 사용하여 왔으나 약 15%에 이르는 Rebound Loss로 말미암아 고로 조업에 영향을 미치기 때문에 최근에는 Rebound Loss도 적고 치밀하며 내식성 및 내마모성이 우수한 Shotcrete 재질을 채용하였다. 그리고 2004년 11월에 POSCO에서 현재의 고로 방식 대신 FINEX라는 신제선 방식에 대해 발표하였다. 이 신제선 방식에 적용되는 내화물은 기존의 것과 다른 몇 가지의 새로운 내화물이 채용되었다. 비중이 낮으면서 높은 강도와 우수한 내마모성을 유지하고 Spray 시공이 양호한 캐스터블, 치밀하여 우수한 내마모성을 가지면서 열적 내 Spalling 또한 우수한 벽돌, 파인세라믹인 알루미나질 자기 이상 가는 우수한 내마모성을 나타내는 특수 Block 등이다. 제강 분야에서는 래들의 경우 일반 전기로 제강이나 소형 래들의 경우에는 일반적으로 벽돌을 채용하고 있지만 300톤 급의 래들의 경우에는 Slag Line부를 제외한 벽체 및 바닥은 전부 부정형 내화물을 사용하고 있다. 주로 사용하고 있는 재질은 공장에 따라 다르지만 알루미나-스피넬질 또는 알루미나-마그네시아질 유입재이다. 이 재질이 거의 7~8년간 변하지 않고 사용되어져 왔으나 최근 강종의 고급화와 출강 온도의 상승, 처리하는 합금의 양의 증가 등으로 수명의 하락을 가져와 초미분 스피넬 사용 유입재, 스피넬-마그네시아질 유입재 등의 시험이 진행되고 있다. 그리고 slag Line 부위에는 주로 마그네시아-카본 벽돌이 주로 사용되고 있다. 그러나 극저탄소강 또는 자동차 강판과 같은 탄소 함량을 극히 제어하는 강을 제조하기 위해 전 공정에서 탄소 유입을 막기 위해 보통 15%의 카본 함량을 갖는 마그네시아-카본 벽돌대신 8%급 또는 그 이하의 탄소 함량을 갖는 마그네시아-카본 벽돌을 시험하고 있다. 연주 부분에서는 현재의 연주 횟수를 올리는 작업을 일관제철소 뿐 아니라 전기로 제강에서도 시도하고 있다. 제철소의 경우에는 이종 연주를 통한 연주 회수의 증가 또는 특수한 강을 연주할 경우 그 강에 맞는 별도 재질의 연주용 내화물을 사용하여 강 품질도 올리고 연주 수명도 올리는 작업을 시도하고 있다. 예를 들어 타이어 코드강을 제조할 경우 강 중에 알루미나 개재물이 들어가면 선으로 만드는 동안 단선이 되기 때문에 알루미나 개재물을 극력 기피한다. 따라서 용강이 접촉되는 모든 부위에 알루미나가 들어 있지 않는 지르콘질이나 지르코니아질 재질의 연주용 내화물이 채용되게 된다. 그리고 전기로의 제강의 경우 내화물 원단가를 낮추기 위해 턴디시의 연주수를 높이기 위한 방법으로 지금까지의 Neck Point였던 지르코니아질 Open Nozzle을 조업중에도 교체할 수 있는 Nozzle Quick Change System을 채용하는 업체가 늘고 있다. 4. 결론 2005년은 내화물 업계로 보면 어렵기도 하지만 기회이기도 한 해로 생각할 수 있다. 전반적인 경기 하락으로 건축경기가 살아나지 않아 철근과 같은 건축용 철강 제품의 경우에는 어려움이 예상되지만 조선이나 자동차와 같은 부분은 2005년에도 철강 공급 물량의 부족을 예견하리만큼 활황세를 유지할 것으로 보인다. 그리고 한보 당진 공장이 INI에 인수되어 2005년 상반기 중에는 열연공장이 가동되고 고로 건설도 검토하고 있다는 이야기가 있다. 즉 내화물 사용자측의 물량 감소는 별로 없어 보인다. 그러나 벌써 올라 경영을 압박하는 원재료 값의 부담과 계속적으로 요구하는 고객들의 원단가 절감에 내화물 업계가 어떻게 대처해 나가야 하는 것이 관건이다. 표 1. 주요 철강 생산국 조강 생산량 (단위:백만톤) 2001년도 2002년도 2003년도 중국 142.5 181.6 220.1 일본 103.9 107.7 110.5 미국 89.7 92.2 90.4 러시아 57.6 59.8 62.7 한국 43.8 45.4 46.3 표 2. 국내 내화물 생산 실적 (단위:M/T) 품종 2001년도 2002년도 2003년도 점토질 벽돌 18,164 23,684 22,035 고알루미나질 벽돌 30,000 32,349 35,941 고규산질 벽돌 8,446 8,041 7,714 단열 벽돌 370 1,132 1,532 정 마그크로 벽돌 24,509 25,457 27,222 형 마그카본 벽돌 53,021 62,331 55,552 내 돌로마이트 벽돌 203 327 2,449 화 지르콘질 벽돌 2,544 2,732 2,559 물 탄소, 흑연질 제품 15,980 - 3,982 탄화규소질 제품 717 520 704 기타 내화제품 16,950 24,752 25,751 소계 170,904 181,325 185,441 캐스터블 114,393 110,678 118,987 부 플라스틱 8,475 22,623 4,386 정 건닝재 87,518 83,627 81,049 형 래밍재 23,495 45,328 45,784 내 내화모르터 7,923 7,222 8,893 화 기타 부정형 53,659 45,420 39,885 물 소계 295,463 314,898 298,984 계 466,367 496,223 484,425 표 3. 2003년도 내화물 출하 현황 (단위:M/T, %) 정형 내화물 부정형 내화물 계 수량 구성비 수량 구성비 수량 구성비 제철,제강 133,552 72.0 244,858 81.9 378,410 78.1 비철금속 6,738 3.6 7,771 2.6 14,509 3.0 시멘트 17,171 9.3 5,794 1.9 22,965 4.7 유리 1,449 0.8 313 0.1 1,762 0.4 소각로 2,313 1.2 6,150 2.1 8,463 1.7 수출 8,775 4.7 3,353 1.1 12,128 2.5 기타 15,443 8.3 30,745 10.3 46,188 9.6 계 185,441 100.0 298,984 100.0 484,425 100.0 표 4. 내화물 수출 및 수입 동향 (단위:M/T) 수출 수입 2002년 2003년 2002년 2003년 규산질 벽돌 2,828 1,645 20,649 12,982 점토,고알루미나질 3,178 2,139 30,183 24,972 벽돌 염기성 벽돌 4,868 6,245 40,632 49,283 탄화규소 또는 7 0 1,645 112 지르콘질 벽돌 기타내화제품 5,164 2,061 48,890 43,111 캐스터블 119 116 1,299 1,296 기타 부정형 3,850 4,465 16,941 23,372 흑연, 탄소도가니 1 1 412 415 기타 도가니 151 160 179 412 계 20,166 16,832 160,830 155,955 필자약력 서울대학교 요업공학과 학사 서울대학교 무기재료공학과 석사 서울대학교 무기재료공학과 박사 조선내화(주) 기술연구소 소장