물은 제철소에서 철강 생산에 필수적인 유틸리티입니다. 오랫동안 저렴하고 풍부한 자원으로 여겨져 왔으나, 오늘날 담수 자원의 가용성과 소비 간의 불균형이 심화되면서 깨끗하고 안전한 담수 확보는 현대 사회의 주요 과제가 되었습니다.
이러한 요인으로 철강 산업은 새로운 '물 제약 시대'에 진입했습니다. 지난 30년간 환경 오염에 대한 우려가 전 세계적으로 커지면서 더 엄격한 환경 규제가 도입되었고, 미래의 물 부족 위협에 대비해 철강 업계는 담수 소비 감축을 중심으로 수자원 전략과 정책을 전환하고 있습니다.
담수의 가용성과 수질은 제철소 경영진이 직면한 중요한 과제입니다. 물은 철강처럼 재사용과 재활용이 가능하지만, 정화 및 냉각 후 재활용률을 높이면 수질이 저하될 수 있습니다. 따라서 제철소는 수자원 소비를 줄이기 위해 정화 기술을 지속적으로 개선해야 합니다. 또한 물 관련 과제(가용성, 계절적 부족, 타 용수 사용자와의 경쟁)는 제철소 입지에 따라 달라지므로, 현지 맞춤형 접근과 맞춤형 솔루션이 필수적입니다.
통합 제철소에서는 대량의 물이 사용되지만, 대부분이 재사용되거나 수원으로 반환되므로 실제 소비량은 높지 않습니다. 소비되는 물의 대부분은 증발하며, 평균적으로 통합 제철소의 88%, 전기로 제철소의 94%가 정화 및/또는 냉각 후 배출되어 타 용도로 재사용됩니다. 제철소에서 소비되지 않은 물은 정화, 냉각되어 수원으로 반환되며, 배출되는 물은 취수 시보다 더 깨끗한 경우가 많습니다.
제철소는 원료 준비부터 완제품 압연까지 다양한 공정을 포함하며, 모든 공정에 물이 필요합니다. 공정용 물 요구량은 제철소마다 크게 달라 조강 톤당 20~150㎥ 범위입니다. 물 소비량은 취수량에서 배출량을 뺀 값으로 정의되며, 전체 물 소비량은 제철소의 수처리 및 순환 설비에 따라 조강 톤당 1.5~4㎥ 범위입니다.
대량의 용수 사용은 상당량의 폐수를 발생시키며, 이는 배출 전 적절한 처리가 필요합니다. 냉각 기술의 작은 개선만으로도 큰 폭의 물 절약이 가능하므로, 철강 산업의 물 소비를 최소화할 수 있는 기술과 방안을 적극 모색해야 합니다.
물 발자국은 Hoekstra가 제안한 담수 전유량 지표로, 간접적 물 사용을 정량화하고 공급망 전반의 소비자와 생산자가 수자원 관리에 참여하는 것의 중요성을 보여줍니다.
효과적인 수자원 관리는 물의 회수, 재사용, 재활용을 통해 취수 수요와 배출량을 줄여 상당한 비용 절감을 가져옵니다. 통합 제철소의 수자원 관리는 주로 현지 조건, 물 가용성, 규제 요건에 따라 달라집니다.
최근 물 관리는 지속 가능한 철강의 가장 중요한 요소 중 하나가 되었습니다. 물의 사회적 필수 가치를 고려할 때, 제철소 경영진은 물 관리를 심각하게 받아들여야 하며, 물의 최적 활용 방안을 끊임없이 평가하고 보존 및 재사용 개선점을 찾아야 합니다.
물 재사용과 고품질에서 저품질로의 계단식 용수 활용(cascading use)을 늘리면 제철소의 물 사용량과 소비량을 크게 줄일 수 있습니다. 다만, 물 재이용 관리 시스템 도입 전 에너지 사용량 증가 가능성을 반드시 검토해야 합니다.
물 섭취량을 줄이는 가장 효과적인 방법은 재사용입니다. 이는 일반적으로 용도 간 물의 정화와 냉각을 수반합니다. 냉각 같은 일부 처리 공정은 대량의 에너지를 필요로 하며, 증발 증가로 인해 물 소비율이 높아질 수 있습니다. 추가 공정은 에너지 소비 감축 및 이산화탄소 배출 저감 목표와 상충되므로, 물 재사용의 효과를 모든 환경적 측면을 고려한 통합적 관점에서 평가해야 합니다.
에너지 효율은 제철소 물 관리의 핵심 요소입니다. 물 절감 조치는 고효율 펌프와 열회수 설비 활용과 연계되어야 합니다. 고효율 펌프는 물 취수, 처리, 순환에 필요한 에너지를 줄여줍니다. 물 사용 효율은 실제 소비량(동등 또는 더 나은 수질의 취수량과 배출량 차이), 가용성 측면, 에너지 등 타 자원 범주에 미치는 영향을 종합적으로 고려해야 합니다. 고온 산업인 제철소에서 물 재사용은 물 소비를 증가시킬 수도 있습니다.
제철소의 물 소비량은 크게 변동하며, 주요 영향 요인은 다음과 같습니다.
효율적인 수자원 관리를 위한 세 가지 핵심 요소는 보충수 수질, 제철소 입지의 기후 조건, 규제 요건입니다.
소비 증가, 추가 에너지 필요, 부산물 처리/폐기 필요성으로 인해, 무방류(Zero Liquid Discharge)를 목표로 다양한 물 감축 및 처리 기술 도입 시 모든 환경적 측면을 고려한 통합적 접근이 필수적입니다. 전체 수자원에 미치는 영향을 전체적으로 파악하는 것이 중요합니다.
제철소에서 물은 다양한 용도로 사용되며, 용도별 필요 수질도 다릅니다. 일회 통과 시스템(once-through)과 부분 또는 완전 순환 시스템이 혼재합니다.
대부분의 물은 설비 보호와 작업 환경 개선을 위한 냉각용으로 사용됩니다. 상당량은 공정용수로, 소량은 보일러 급수와 생활/서비스용수로 쓰입니다. 담수는 주로 공정과 직·간접 냉각에, 해수는 방오 전처리 후 일회 통과 냉각에 사용됩니다. 담수 사용량은 일반적으로 성과 지표로 간주됩니다. 직접 냉각은 물이 자재·설비와 접촉하는 반면, 간접 냉각은 접촉하지 않습니다.
제철소 운영 중 물은 다양한 오염 물질에 오염됩니다. 수질 오염 방지와 수자원 관리는 분리하기 어렵습니다. 좋은 수자원 관리는 수질 오염 방지를 줄이고, 수질 오염 방지는 좋은 수자원 관리를 필요로 합니다. 좋은 수자원 관리는 제철소 경계에서의 물 배출을 제로 또는 최소화하는 것으로, 정교한 수처리 시스템을 통한 물 순환으로 달성됩니다. 이는 보충수 수요 감소로 물 소비를 줄이고, 배출 제로화로 수질 오염을 줄이며, 배출 전 오염수 처리 필요성과 비용을 절감합니다.
제조공정
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