요즘 북한은 천리마가 아닌 만리마를 강조하면서 올해 상반기에 연간 인민경제계획의 목표를 넘었다는 기업소를 여럿 소개하고 있다. 이 중에는 주체철 생산계획을 200% 넘쳐 수행한 성진제강연합기업소(이하 ‘성강’)도 있다. 성강의 주체철은 그동안 수입에 의존하던 코크스와 중유 대신 북한 내에서 자급한 연료와 원료를 사용하는 용융환원공법을 통해 만들어진다.
성강의 용융환원공법이 기술적으로 완성된 것은 2009년이다. 당시 김정일 위원장은 성강 현장을 찾아와 주체철 완성을 ‘3차 핵시험 성공 보다 더 위대한 승리’라고 할 정도였다. 북한이 용융환원공법에 큰 의미를 두는 것은 이 공법 완성에 60여 년에 걸친 북한 과학기술자들의 노력이 든, 자체의 힘과 기술로 주체철에 의한 선진적인 제강법이기 때문이다.
용융환원공법의 출발은 해방 후 성진제강소가 안전한 노동환경을 위해 일제시기 가동했던 3,300V의 고압 전로를 폭파한 후 강구했던 ‘입철연속산화제강법’이다. 입철연속산화제강은 미쓰비시가 코크스 비용을 줄이기 위해 북한 지역에 풍부한 무연탄으로 이미 시도했던 공법이었다. 입철연속제강은 회전로에 분광과 무연탄, 석회석을 넣고 미분탄 화염으로 1,250~1,270℃로 가열한 반용융 상태의 용성물(입철과 슬래그 혼합)을 말한다. 이 용성물을 조강 로에 받아 250℃ 더 올려 쇳물(조강)과 슬래그를 비중차로 갈라낸다. 즉 슬래그는 연속 흘러내리게 하고, 조강은 주기적으로 뽑아낸다. 그러나 이 공법은 철 속에 함유한 불순물이 많아 제강시간이 길고 전력소비가 커 경제성이 없다고 평가되었다.
그래서 북한은 1960년대 이후 철 코크스, 전기제철 등 다양한 방법을 강구하던 중 1983년 입철연속제강법을 발전시킨 삼화철공법을 개발했다. 삼화철공법은 입철공법과 비슷하나 분광을 덩이로 만들어 쓴다는 점이 다르다. 구체적으로 분광에 점결제인 찰흙을 섞어 10~30mm 구 형태로 빚은 다음 1,200~1,300℃에서 구워내면 Fe3O4 상태의 분광이 Fe2O3으로 산화되면서 결정이 단단한 산화구단광이 된다.
산화구단광을 무연탄과 함께 회전로에 넣고 미분탄을 취입하면서 1,100~1,150℃에서 환원시키는데, 이때 환원성이 낮은 구단광은 제철원료로 사용하고, 환원성이 높은 것은 제강원료로 사용한다. 하지만 이 삼화철공법도 회전로에서 구워 나온 구단광을 일정온도까지 식힌 다음 환원성이 좋은 것과 나쁜 것을 자력으로 선별해야 하는 예비처리 공정이 길어 생산성이 떨어지고 불순물이 많아 품질 저하와 소모 전력이 많았다.
북한이 90년대 총체적인 위기에 직면하자 성진제강은 전력공급이 중단되고, 외화 부족으로 중유를 수입하지 못해 철강 생산은 곤란에 빠졌다. 이미 삼화철공법이 막대한 전력을 사용해 1980년대부터 산소 사용을 강구하던 중에 김정일 위원장이 1998년 3월에 성강을 찾아 “코크스 저사용의 철강생산체계 완성”을 기업소의 기술혁신과제로 주었다.
과학기술자들은 수십 차례의 실패와 실험을 거듭한 10여년의 노력으로 “북한식 주체철 생산체계” 즉, 용융환원공법을 완성했다. 용융환원공법은 삼화철공법을 발전시킨 것으로 종래에 회전로에서 전력과 중유 대신 무연탄과 산소를 사용하며, 원료연료의 예비처리 과정이 없이 바로 산소전로에서 제강이 실현되는 일체화된 생산체계이다. 설비 사용이 단순하고 폐열을 회전로의 연료로 재사용되며, 로에서 나온 폐가스로 전력도 생산한다. 강철 톤당 산소 사용도 국제기준에 도달하고, 제강시간이 짧아 생산성이 높으면서도 정련이 쉬워 품질이 좋다. 이 기업소는 최근 로 조업을 혁신하여 설비가동률을 높인 결과 교대당 30여 톤의 생산기록을 깨고 40~50 톤까지 올릴 수 있었다고 한다.
참고자료
로동신문, 『성진제강연합』, 2017년 8월 6일.
조선중앙방송, 『경제건설의 자랑찬 열매로 빚내인 일군들과 근로자들』, 2017년 8월 8일.
조선중앙방송, 『주체철에 깃든 믿음과 사랑의 전설』, 2010년 7월 29일.