니켈 회수 기술로 완성한 원료 순환 혁신 - 세아창원특수강 세아업적상 금상 수상팀

지금 철강산업은 '삼중고'를 지나고 있다. 무역 장벽은 더 높아지고, 환경 규제는 더 촘촘해지고, 원자재 가격은 끊임없이 요동친다. 특히 특수강에 필수적인 니켈(Ni)은 전량 수입에 의존하는 구조로, 가격 변동의 여파가 곧바로 경영 부담으로 이어진다.

하지만 생산 현장에는 또 다른 문제가 있다. 산세 공정에서 발생하는 '폐수오니(산세 슬러지)'와 제강 공정의 '분진', 그리고 설비에서 쏟아지는 '폐자재'다. 과거에는 비용을 들여 매립하는 방법뿐이었던 골칫덩어리로, 환경 규제가 강화되면서 매립 비용마저 치솟았다. "비싼 원료를 사서 사용한 후, 남은 찌꺼기를 또 다시 비싼 돈을 들여 버리는" 이중 구조가 고착화된 것이다.

폐기물에서 시작된 질문, 니켈 회수 기술의 출발점

세아창원특수강 업적상 수상팀의 출발점은 단순했다.

"돈을 주고 버려야 하는 폐기물에서 돈을 주고 사야 하는 자재를 얻을 수는 없을까?"

이 질문은 '니켈을 회수하는 기술 혁신'과 '폐자원 업사이클링의 재활용 관리혁신'이라는 두 과제를 하나로 묶는 계기가 됐다. 그리고 세아특수강 업적상 수상팀은 오랜 도전 끝에 이 질문에 대해 '지속 가능한 원료 순환 시스템(Green Up-Cycling 기술)'이라는 혁신적인 답을 만들어 냈다.

폐자원을 원료로 바꾼 기술 혁신

폐수오니와 폐배터리 부산물의 결합

전기로는 공장의 심장이다. 심장이 뛰어야 공정이 움직이고, 그 속에서 태어난 쇳물이 제품으로 완성된다. 세아베스틸 군산공장 2제강팀의 하루는 그 심장을 깨우는 일에서 시작한다.

"시작은 '폐수오니를 재활용해보자'는 작은 아이디어였다"라고 서영우 과장은 말한다. 폐수오니는 매립이 유일한 처리 방식으로 여겨졌고, 높은 매립비용 역시 어쩔 수 없이 당연한 부담으로 받아들여졌다. 이 고정관념을 깨기 위한 선행 연구가 이루어졌고, 외부 기관과의 협업을 거치며 '니켈 회수'라는 구체적인 기술 개발 과제가 탄생했다.

세계 최초, 폐기물에서 니켈을 회수하다

5년간의 연구 끝에 업적상 수상팀은 세계 최초로 '폐기물 속 니켈'을 산업 원료로 환원하는 데 성공했다. 원료비와 매립량을 동시에 줄인 혁신적인 성과였다. 폐수오니에서 Fe, Al 등 불순물은 정제·침전시키고 니켈만 침출한 뒤, 폐배터리 부산물을 함께 처리해 회수율과 경제성을 동시에 확보하는 결합 공정은 상용 사례가 매우 드문 일이었다.

니켈 회수 공정의 원리

기술의 원리를 가장 쉽게 풀어준 사람은 이민재 사원이다. 니켈 회수는 얼핏 보면 복잡한 화학 반응처럼 느껴지지만, 단순화하면 녹이기(침출), 걸러내기(여과), 굳히기(정제·회수)의 3단계로 정리할 수 있다.

먼저 폐수오니와 폐배터리 부산물에 황산을 더해 니켈을 용액 속으로 녹인다. 이후 필터프레스를 사용해 불순물을 분리해 니켈이 녹아 있는 용액을 얻고, 마지막으로 가성소다로 pH를 조절하는 과정을 거치면 니켈이 고체로 침전된다. 이를 다시 여과하면 제강에 투입 가능한 니켈 원료가 나온다.

현장에서 완성된 기술, 시행착오와 개선

형상 문제와 공정 안정화

하지만 실제 조업에 투입하는 과정은 생각보다 순탄치 않았다. 초기 생산품은 제강 원료로 쓰기엔 형태가 부적합했고, 투입성과 성분 안정성 측면에서도 이중의 어려움을 겪었다. 그러나 업적상 수상팀은 멈추지 않았다.

박민기 사원은 이를 두고 "형상 문제만큼은 반드시 해결하겠다는 각오로 함수율이 높은 니켈 부산물 처리를 위한 건조 프로세스를 도입하고, 수차례 테스트 끝에 부서지지 않는 최적 배합비의 브리켓을 찾아냈다"라고 말했다.

설비 이해도를 높인 현장 대응

실패에 좌절하지 않고, 오히려 이를 '데이터'로 삼아 문제를 해결하는 현장의 태도가 설비 안정화를 이끌었다.

공영성 사원에게도 잊지 못할 장면이 있다. 가동 안정화 단계에서 반복적으로 발생했던 필터프레스 슬러지 투입 배관 파손이다. "수리하고 돌리면 또 터지는 상황의 반복이었다"라는 그의 말 속에 현장의 고충과 고단함이 그대로 담겨있다. 슬러지를 온몸에 뒤집어쓰며 밤을 새운 날들은 설비 이해도를 한층 높인 성장의 과정이기도 했다.

협업으로 완성된 프로젝트

홍민석 팀장은 "누군가 한 명이 잘해서 성공한 것이 아니라, 각자의 분야에서 한 분 한 분이 맡은 바 역할을 끝까지 해냈기에 현재의 실적이 가능했다"라며 이 과정을 '협업'이라는 단어로 정리했다. 수많은 시행착오를 거치며 생산 조건을 맞추고, 밤을 새워가며 설비를 최적화하고, 생산된 제품과 원료를 가장 효율적으로 사용할 수 있는 방법을 고민하며 끝까지 답을 찾아 헤맨 팀원들. 세계 최초라는 말의 뒤편에는 결국 끝까지 문제를 붙잡고 포기하지 않았던 사람들이 있었다.

이러한 기술 혁신에 재활용·관리 혁신 성과가 더해지며 '지속 가능한 원료 순환 시스템'이 완성됐다.

원료 순환 시스템으로 확장된 생산 구조

전기로 기반 원료 운영 전략

정은우 팀장은 전기로 기반 제강의 본질에서 이야기를 시작한다. 주원료로 스크랩을 사용하는 전기로는 상대적으로 친환경적이지만, 세아창원특수강은 '특수강'이란 숙제를 안고 있다. 성품과 품질 요구가 까다롭기 때문에 합금철과 스크랩 사용 비중을 조정하는 일이 쉽지 않다.

팀은 전기로 무산소 기술과 연계해 STS 스크랩 사용 비율을 높이고, 수급이 불안정했던 316 스크랩의 구매를 적극 확대했다. 여기에 자가철 사용 확대와 신규 강종 스크랩 개발을 병행해 경제성을 확보하면서도 품질은 유지하는 최적의 원료 사용 방안을 찾아냈다.

분진과 폐자재까지 연결된 순환 구조

또 하나의 축은 버려지던 부산물을 제강 원료로 되돌리는 일이었다. 제강 공정에서 생기는 스테인리스 분진을 활용해 외부 용융 과정을 거쳐 ECO Metal로 제품화했다.이를 다시 전기로에 직투입해 Ni·Cr·Fe를 회수하는 구조를 구축했다.

여기에 공장 내 폐모터, 폐전선, 폐라디에이터, 폐구리, 폐초경 등 각종 폐자재 역시 성분별로 선별 및 포장해 직투입하는 프로세스를 정립했고, 그룹사에서 나오는 폐자재까지 재활용하는 순환 체계 구축에 성공했다.

폐기물이 실제 성과로 이어진 과정

자원 회수 기준을 만든 과정

업사이클링은 구호만으로 완성되지 않는다. 수치와 검증을 통해 가치가 증명될 때 비로소 이는 성과가 된다.

김용휘 팀장이 들려준 에피소드가 이를 잘 보여준다. 모터 등 설비 부품을 분해해 회수 가능한 구리량을 산정하는 과정에서 직접 분해 하지 않고 정확한 양을 파악하기란 불가능한 일이었다. 그래서 일일이 부품을 해체하며 '마력당 구리량'과 같은 자체 기준을 만들었다. 이렇게 도출한 기준을 바탕으로 자원 확보 목표를 설정해 업사이클링의 실질적 성과를 만들어 냈다.

현장 참여로 확장된 업사이클링

업사이클링 대상 자재를 찾고 회수하는 과정에는 현장 직원들의 참여가 더해졌다. 주말에도 분해와 선별 작업이 이어졌고, '폐기물'로 여겨지던 것들은 제강 원료로 다시 태어났다.

김용휘 팀장은 "버려지거나 헐값에 매각되던 자원을 우리 손으로 가치 있게 만들었다는 자긍심이 팀 전체에 확산됐다."고 말한다. 하나의 성취가 더 큰 도전을 이끄는 동력이 된 순간이었다.

실행력과 협업이 만든 결과

이번 성과의 비결로 정재영 과장은 '형식에 얽매이지 않는 소통'과 '실행력'을 이야기한다. 매월 1회 이상 정기 회의로 방향을 점검하고, 일상에서도 과제를 본업과 동일선상에 두고 고민했다. 논의는 빠르게 결정으로 이어졌고, 결정은 곧바로 현장의 실험과 데이터로 이어졌다.

이민재 사원이 약품 공급망을 구축하고 원가 경쟁력 확보를 위해 신규 공급사를 발굴한 것, 박민기 사원이 건조·브리켓 가공 프로세스를 구축해 형상 문제를 해결한 것, 김동욱 과장이 합금철 원료의 Mix 최적화를 추진한 것 모두 같은 결의 실행이다. 각자의 과업은 달랐지만 목표는 하나였다.

이번 프로젝트의 숨은 공로자로 서영우 과장과 이희재 연구원은 김호경 공장장과 신남도 센터장을 꼽았다. 초반, 용해성과 Pick-up 등 여러 문제로 기대만큼의 성과가 나오지 않을때, '가야 할 방향과 해야 할 일'에 대한 명확한 지침이 흔들리지 않게 했다. 이와 함께 Ni 회수 설비 초기 핵심 멤버로 소형생산실의 김종호 실장과 메탈공정연구그룹 권용달 그룹장, 혁신센터 박재완 부장을 함께 언급했다.

이들은 저원가 Ni 원료 확보를 위해 초기 Ni 농축 연구과제 수행과 Ni 부산물 설비 투자 검토 등 양산체계 구축 전반을 설계했으며, 설비 도입 이후에도 지속적인 지원을 통해 Ni 회수설비의 안정적으로 양산체계 구축에 기여했다.

또한 시험관리팀의 지원은 '기술의 언어'를 '신뢰의 수치'로 바꾸는 과정이기도 했다. 습식 제련 제품 분석은 기존의 건식 제련 중심의 분석 환경에서 낯선 영역이었지만, 검량선 수정과 외부 검증을 거듭하며 니켈 원료 성분 분석의 정합성을 확보했다. 그 결과 품질에 대한 신뢰 역시 단단히 자리할 수 있었다.

다음 단계, 니켈 회수 기술의 확장과 사업화

지금까지는 '만든 것을 내부에서 소진하는' 단계였다면, 앞으로는 외부 판매가 가능한 사업 모델로의 확장에 초점을 맞춰 프로젝트를 심화시켜 나가는 것이 업적상 수상팀의 계획이다.

새로운 원료 순환 모델 구축

이희재 연구원은 Ni 회수설비의 자생력 확보를 위해 신규 아이템 개발을 추진 중이라고 이야기했다. 그는 "단순히 부산물 처리에서 그치는 것이 아니라, 지속적인 부가가치 창출이 가능한 구조를 만드는 것이 목표"라며 "외부 전문 기관과의 협업을 통해 Ni·Co 함유 부산물을 회수설비에 적용하고, 이를 고품위 배터리 원료로 전환·공급하는 방안을 검토 중"이라고 덧붙였다. 아울러 업적상 수상팀은 Ni 부산물과 AOD 분진을 혼합해 Fe-Ni 제조공정 원료로 활용하는 Upcycle 프로세스를 설계함으로써, 사내·외 자원을 연계한 효율적인 원료 순환 모델을 구축할 방침이다.

홍민석 팀장은 "우리가 만든 제품을 외부 니켈 수요 업체에 판매하는 프로세스를 구축하는 것이 향후 핵심 과제"라며 명확한 목표를 밝혔다. 또한 다음 단계 역시 협업을 통해 추진하겠다는 의지도 밝혔다.

지속 가능한 경쟁력을 만든 변화

'폐기물을 자원으로 바꾼 기술과 운영의 완성'이라는 한 문장으로 이번 업적은 압축된다. 폐수오니, 제강 분진, 폐자재는 더 이상 매립장의 부담이 아닌 원료 순환의 출발점이 됐다. 그리고 그 변화를 이끈 것은 거창한 구호가 아닌, '될 때까지 놓지 않는' 현장의 태도였다.

홍민석 팀장은 인터뷰 말미에서 이렇게 말했다. "이번 업적은 누군가의 번뜩이는 아이디어 하나로 이루어진 성과가 아니라, 각자의 자리에서 맡은 역할을 끝까지 책임져 준 모든 분들의 열정과 노력이 쌓여 만들어진 결과입니다."

버려지던 것에 다시 가치를 부여한 이들의 도전은, 세아창원특수강의 지속 가능한 경쟁력을 한 단계 끌어올리는 단단한 발판이 되고 있다.

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