최근 북한의 조선중앙TV는 ‘주체철의 역사’를 방영하였다. 주체철 생산 기업중 하나가 북한 철강산업의 약 70%를 차지하는 김책제철연합기업소(이하 ‘김철’)이다. 함경북도 청진시이 있는 북한 최대 제철소인 김철은 올해 상반기 인민경제계획 목표를 초과 달성한, 이른바 ‘만리마시대의 전형단위(전형적인 기업)’들 가운데 들었다. 김철은 지난 7월에 주체철 생산체계 확립의 핵심 공정인 산소열법 용광로 건설에 착수해서 당창건 기념일(10.10) 이전에 끝낸다는 계획으로 공사중이다.
지난 3년간 북한 내각의 금속공업성은 위성과학자거리, 미래과학자거리, 여명거리 등 대규모 건설사업과 장비 개발에 필요한 철강재를 제때에 생산하여 공급하기 위해 북한의 5대 제철제강소(김철, 황철, 성강 등)의 생산 정상화에 주력하였다. ‘철강생산원가를 최대한 낮추고, 건설 현장에 더 많은 철강재를 생산 보장'한다는 목표를 두고 있다.
김철은 철강생산의 필수 연료인 코크스를 전부 수입에 의존하였으므로 코크스 없이는 철을 생산할 수 없는 구조이다. 북한 당국은 정권 초기부터 코크스 저사용의 다양한 철강생산 방안을 강구했으나 김철의 작업조건에 적합한 공법은 개발하지 못했다. 1990년대는 경제난으로 김철이 생산을 멈춰야 하는 상황에 이르렀다. 그래서 금속공업성은 1992년에 김철 현장에 주체철직장을 건설해 국가 주도의 갈탄제철법 개발을 추진시켰다. 하지만 외화 부족과 당면한 생산으로 갈탄제철법은 실험적 연구에 그쳤다. 2002년 제조업 정상화의 대책으로 김철의 갈탄제철법, 즉 국내 석탄에 의한 용융환원공법 개발이 최우선 과제로 결정되었지만, 북한 정부의 자금 부족으로 미루는 등 오락가락한 정책으로 중단되다가 결국 성진제강연합의 용융환원공법 성공에 힘 업어 다시 추진되기 시작했다.
김철의 ‘용융환원공법’사용의 철강생산 구조는 기본 기술을 독일에서 채용한 것으로 1~2차 환원이 진행되는 수직 환원로와 용해가스화로 구성되었다. 원리는 수직 환원로에서 공업용 산소로 정광속의 철산화물을 금속철로 환원시키고 다시 용해로에서 연속적으로 녹여 선철을 얻어내는 방식이다. 구체적으로, 먼저 수직 환원로에 장입물을 투입하고 용해가스화로에서 나오는 환원성 가스를 공급해 해면철을 만든다. 95% 이상 1차 환원된 700~800℃의 해면철은 석탄과 같이 침강실을 통해 용해가스화로 유동층에 일정량을 투입하고 산소를 취입한다. 해면철은 유동층에서 최종 환원되면서 로 밑바닥에 쇳물과 슬래그가 고인다. 쇳물은 출선구로 뽑아내고 슬래그는 출재구로 내보낸다. 용해가스화로 유동층에서 발생한 환원성 가스(CO와 H₂=90~95%, H₂O와 CO₂=5~10%)는 열간 사이클론(북한어는 ‘회리통’)에서 분진을 정제해 장입물의 1차 환원이 이루어지는 수직 환원로에 다시 공급한다. 유동층에서 발생하는 환원성 가스는 선철 톤당 1,000~2,000m³으로 보통 고로에서 생겨난 가스 발열량의 1.5~2배로 되기 때문에 연료로 재활용하거나 화학공업용 원료로 사용할수 있다.
이처럼 김철의 용융환원공법은 황철이나 성강보다 설비 사용이나 작업 행정이 복잡하지만, 대신 북한에 풍부한 갈탄이나 무연탄을 코크스 대신 사용 가능하며, 전력과 중유 사용을 줄이고 산소를 사용할 수 있다는 점에서 경제적이다. 당장 심각한 전력난을 겪고 있는 북한 상황에서 철강 생산에 드는 막대한 전력을 다른 부문에 돌릴 수 있고 외화를 대폭 줄이므로 북한 입장에서는 철강산업의 자립화가 실현된다고 볼 수 있다.
참고자료>
조선중앙TV, 『세차게 몰아치는 김철의 주체철 열풍』, 2010년 10월 6일.
조선중앙TV, 『자력자강의 승전 포성을』, 2017년 1월 25일.
조선중앙TV, 『주체철의 력사』, 2017년 7월 8일.
조선중앙TV, 『주체철의 력사』, 2017년 8월 8일.