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포항제철소 연기 배출의 이유

지난 6일 오전 10시 12분 쯤부터 5분 가량 경북 포항시 남구 소재 포스코 포항제철소 파이넥스 2공장에서 다량의 연기가 배출됐다.

이로인해 일부 주민은 연기에 놀라 소방당국에 화재가 난 것이 아닌가 해서 문의도 한 것으로 알려진다.​

포항시에 따르면, 이와 관련 포스코는 "쇳물을 끓이는 조업 중 이상 압(력)이 발생해 브리더(안전장치)가 열렸기 때문"으로 설명한 것으로 알려진다.

특히, "불이 나거나 설비 사고가 아닌 일시적으로 연기가 발생했다"는 것.

이로인해 파이넥스 공장의 연기 배출 원인에 대해 관심이 높아지고 있는데, 포스코 측은 정확한 원인 조사를 하고 있는 것으로 전해진다.​

파이넥스는 포스코가 자체 개발한 세계적인 기술이다.

일반적인 제철소 용광로는 코크스(고온건류에 의해서 생기는 다공질 고체연료)로 철광석을 녹여 쇳물을 만든다.

석탄을 코크스로 만드는 과정이 필요해 관련 공장도 필요하다. 비용이 증가하고 이 과정에서 오염물질도 발생한다.

반면, 파이넥스는 코크스를 사용하지 않고 성형탄을 사용한다. 석탄가루인 분탄에다 사탕수수에서 나오는 조청인 당밀을 합해 조개탄 모양으로 찍어내 사용한다.

코크스를 만드는 공장이 필요 없어 원가를 줄이는 획기적인 방법인 것이다. 오염물질 발생도 줄일 수 있다는 것.

그러나 성형탄은 파이넥스의 용융로(일반 제철소에서는 용광로)에서 일부 부서지면서 통기성을 확보하지 못한다는 문제점이 있다.

코크스는 사전에 1200도 이상의 고온으로 구워 용광로에 들어가도 깨지지 않고 형태를 유지해 통기성을 확보할 수 있다. 이는 쇳물이 안정적으로 ​끓어 좋은 제품의 생산으로도 연결된다. 거의 모든 제철소가 사용하는 방식이다.

그러나 자연상태의 석탄가루에 당밀을 더해 찍어낸 성형탄은 고온의 용융로에 들어가면 가스와 수분 등이 빠지면서 강도가 떨어져 부서지는 현상이 발생한다.

이는 통기성이 확보되지 못하는 문제점으로 이어져 용융로 내부의 쇳물은 죽처럼 끓는 채널링현상(불안정상태)이 발생해 용선(쇳물)이 용융로 벽에 튀기도 한다.

특히, 이같이 용융로 벽까지 튀어오른 용선이 흘러내리다 용융로 하부 쪽에 설치된 풍구를 만나면 폭발 가능성이 있는 것이다.

풍구는 파이넥스 용융로에 순수 산소를 공급하기 위해 설치된 것인데, 열전도율을 높이기 위해 구리로 만들어져 있어 고온의 용선이 닿으면 쉽게 녹고 그러면 그 속에 있는 냉각수가 흘러나와 용융로 안으로 들어가게 된다.

그러면 액체의 물이 기체상태로 빠르게 변하게 된다. 만약 폐쇄상태라면 1000배 이상의 체적 팽창이 되기 때문에 수증기 폭발현상이 발생한다.

관련 전문가들은 "이 수증기 폭발현상이 파이넥스 폭발사고의 대부분의 원인"으로 지적한다.

이로인해 이같은 사고 예방방안으로 일반적인 용광로에서 사용하는 코크스를 통기성 확보를 위해 파이넥스 용융로에서도 어느 정도는 사용해야 한다는 것, 그리고 용융로의 규모나 크기는 적정 수준을 유지해야 한다는 것이다.

만약 생산량을 늘리기 위해 용융로를 크게 하면 내부의 성형탄과 철광석 등의 무게가 증가해 성형탄의 부서짐도 커져 통기성이 더 악화되기 때문이라는 설명이다.​

이외도 파이넥스 용융로 내부의 압력이 증가하는 이유는 산소를 공급하는 조절기에 문제가 생겨 조절이 안 될 경우라는 지적이다.

용융로 내부 압력은 3bar 정도이고 산소 공급은 2배나 높은 7bar여서 산소 공급시 적절하게 조절을 해야 하는데, 이 조절기에 문제가 생기거나 산소 조절을 잘 하지 못하면 용융로 내부의 압력이 갑자기 높아질 수 있다는 설명이다.