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시멘트의 성질·제조공법
[편집]cement－性質·製造工法
시멘트(cement)는 철근·목재와 함께 건설자재로서 근대 토목건축공사에서 토석을 원료로 한 제품으로서는 가장 많이 사용되고 또 가장 많이 생산되는 기초원자재이다. 일반적으로 시멘트라고 하면 물과 같은 일정한 비율량(比率量)의 액체와 섞어서 반죽하여 두면 시간이 지남에 따라 굳어지는 성질을 가진 가루(粉末)를 말한다. 따라서 그 종류도 다양한 편인데, 대표적인 것은 '포틀랜드시멘트(Portland cement)'로서 여기에 혼합재료로는 천연규산질 백토(天然硅酸質白土)를 20∼30% 가량을 혼합한 규산질 혼합시멘트와 제철용광로의 용재(溶滓：slag)에 물을 뿌려 급격하게 냉각시킨 것을 20∼70% 가량 혼합한 광재(鑛材) 혼합시멘트가 있고, 그밖에도 극소량이나마 다양한 종류의 시멘트가 있다.
시멘트의 역사는 고대 이집트시대까지 거슬러 올라간다고도 하지만 1824년에 영국에서 현재와 같은 시멘트를 처음으로 제조하여 이것이 마치 포틀랜드에서 생산되는 석재와 비슷하다 하여 '포틀랜드 시멘트'라고 이름 붙인 것이 근대 시멘트공업의 시작이라고 한다. 그 뒤, 1846년에는 프랑스, 1855년에는 독일, 1880년에는 미국이 각각 '포틀랜드 시멘트'를 생산하게 되었다.
한국의 경우에는 1970년대 중반까지 보통시멘트(1종) 중심의 생산구조였으나 1976년부터 황산염을 다량함유하여 주로 터널·수로·항만·해양구조물 등에 사용되는 내황산염(耐黃酸鹽) 시멘트(5종)가 개발된 후 1980년대부터 본격적인 제품다양화를 추구한 결과 장기강도(長期强度)가 높은 중용열(中庸熱) 시멘트(2종), 단기(短期)강도가 높고 저온시(低溫時)에 강도발현성이 강한 조강(早强) 시멘트(3종)·초속경(超速硬) 시멘트가 개발되어 세계적으로 생산이 중지되고 있는 저열(低熱) 시멘트(4종)을 제외한 거의 모든 포틀랜트 시멘트 계통의 품종이 개발·생산되고 있다. 이 밖에 특수시멘트로서 백(白) 시멘트·컬러 시멘트·메이슨리 시멘트·알루미나 시멘트·슬래그 시멘트 등이 개발·생산되고 있는데, 1980년대 중반 이후 개발, 시판된 초초강·초속경 시멘트의 경우 제품특성상 한중(寒中)공사나 긴급도로 공사 및 건축에 적합하여 수요가 급신장하고 있는데 이는 슬래그·메이슨리 시멘트 등 혼합 시멘트 전체에 나타나고 있는 공통된 현상이기도 하다.
그러나 한국의 시멘트 생산구조는 전체생산량의 94%가 보통 시멘트에 편중되어(일본은 79%) 조강·중용열·내황산염 시멘트의 생산은 극히 미미한 실정이며, 혼합 시멘트의 생산비중도 4.3% 수준에 그쳐 18% 수준인 일본에 비해서도 격차가 있다.
시멘트 제품의 원료는 크게 원자재와 부자재로 나눌 수 있는데, 원자재는 크링커 제조를 위한 석회석·점토·규석·철광석·석고(石膏) 등과 같이 시멘트 제품의 주요성분을 이루는 토석원료를 말하며 부자재는 유연탄·B-C유(油) 등의 연료와 전력, 제품포장을 위한 지대(紙袋) 등이다. 시멘트 공업은 에너지 다소비형산업으로서 에너지 비용이 차지하는 비중이 높기 때문에 관례상 제조원가에 포함시키고 있다.
한국의 시멘트 공업이 막대한 국내수요를 충당하면서 세계 10위권 이내의 생산국으로서의 지위를 점할 수 있었던 것은 품질이 양호한 석회석이 비교적 채굴이 용이한 지층표면에 풍부하게 매장되어 있기 때문이다.
제조공정
[편집]製造工程
시멘트 제조공정은 크게 원료처리공정·소성(燒成)공정·제품화공정의 3단계로 나누어진다. 원료처리공정은 석회석·점토·규석·철광석 등 주·부원료의 조합을 말하는데 대량의 불균질한 원료를 신속하게 처리하는 과정에 조합원료의 균질화가 제일의 과제이다. 소성공정은 중간제품인 크링커 제조공정으로서 제조과정 중 에너지의 소비가 가장 커 에너지 절약기술이 시멘트 제조기술의 변천과정이라고도 할 수 있는데, 소성방법에 따라 습식·반건식·건식의 3가지 형식으로 구분된다. 킬른에서 생성된 크링커는 고온상태로서 냉각과정을 거치게 되는데, 이 공정은 킬론의 열효율 및 시멘트의 강도·수화반응·색상·시멘트 밀(Mill)의 분쇄효율 등에 영향을 미친다.
제품화공정에 있어서 소성공정에서 생산된 크링커는 그 자체가 상품으로서 수출되기도 하지만 완제품으로 사용하기 위해서는 시멘트 분쇄공정을 거치게 된다. 분쇄공정은 전기 에너지 소비가 가장 큰 공정이다(전체의 약 40%).
운송구조
[편집]幼構造
시멘트는 중량제품으로서 물동량이 크고 주원료인 석회석광의 편재로 소비지가 생산지와 원거리에 있을 뿐만 아니라 광역화되어 있어 단일품목으로는 무연탄 다음가는 철도화물이며 무연탄과 산지가 거의 같아 운송경합이 빚어지고 있다.
세계의 시멘트공업
[편집]世界－cement 工業
제2차 에너지 파동 이후 에너지 비용상승으로 인한 채산성 악화와 환경오염문제 등으로 선진국들의 전반적인 생산능력 감퇴가 야기되면서 다소 정체현상을 보였던 세계의 시멘트 공업은 1980년대에 들어서 지속적인 수요증대에 힘입어 꾸준한 생산증가를 보이고 있다. 생산규모에 있어서 세계 경제규모의 급속한 확대에 힘입어 1986년에는 총생산량이 10억M/T를 돌파하면서 1984∼1988년간 연평균 4.4% 생산증가율을 보였다. 지역별로는 아시아·유럽·아메리카·소련 등의 순으로 아시아 지역에서의 생산은 1988년에는 4억7천7백만M/T로 전체생산량 대비 42.8%를 차지하는 대규모 생산권을 형성했다. 국가별로는 1988년을 기준할 때 중국·소련·일본·미국의 순으로 이등 4개국이 전체생산량의 44%를 점하였다. 소비에 있어서도 지속적인 신장세를 보여 1986년에는 소비량이 10억M/T을 돌파하면서 1984∼1988년간 연평균 4.4%의 증가율을 기록했고 지역별로는 아시아 지역이 전체소비량의 42.5%를 소비하고 있으며 유럽 지역이 제2위의 소비권을 형성하고 있다. 무역동향을 보면 수출입물량의 계속적인 감소추세를 나타내고 있는데, 이는 시멘트가 중량화물로 수출부가가치가 매우 낮아 내수품목의 성격이 짙고 주요 수입국들이었던 개발도상국가들이 점차 자급도를 높이고 있기 때문이다. 이는 무역구조의 변화를 야기시켜 수출은 유럽·아시아가 3분의 2 이상을 점하고 있으나 수입은 과거 중동산유국에서 아시아·유럽·아메리카로 고루 분산되었고 특히 후발개발도상국가들의 수출이 급신장하면서 미국·일본 등 선진국시장이 크게 확대되고 있다.
한국의 시멘트 공업
[편집]韓國－cement 工業
한국의 시멘트 공업은 1960년대 경제개발계획 수립·추진과 함께 근대적인 설비도입으로 양산체제를 갖추면서 자립기반을 구축, 공업화 추진과 1970년대 인구의 도시집중에 따른 주택·아파트 건설 및 대규모 토목공사 등 건설경기활황에 따른 내수확대로 대폭적인 시설확대투자가 이루어졌다. 이후 수출의 비약적 증가로 연간 10∼20%의 신장세를 유지하면서 세계적인 시멘트 생산국으로서의 지위를 굳혔다. 1980년대 초반 제2차 에너지 파동으로 인한 유가상승 및 전반적인 경기침체로 일시 성장이 둔화되었으나 1982년부터 민간부문의 상업용 건축경기 활황에 의한 내수의 증가로 1983년 생산량이 2천만M/T을 돌파하면서 회복국면에 접어들었다. 1986년 이후 업계 내부적으로는 그간 추진해 왔던 설비확장공사가 마무리되고 외부적으로는 3저현상이 파급되면서 국내경기가 회복세를 보여 1988년부터 기업들의 설비투자가 증대되고 주택건설부문의 경기회복에 영향을 받아 안정세를 보였다.
더욱이 아시안게임·88올림픽·선거·서해안 개발사업 등 특수 및 정부 주도의 각종 건설·개발사업의 추진도 시멘트 공업의 신장에 절대적인 영향을 미쳤다. 한편 1990년 이후 주거용 부문의 건설투자 증가와 1995년부터의 정부의 사회간접자본 확대로 인한 공공공사 발주증가, 비주거용 부문의 건설투자증가 등 수요증대에도 불구하고 시멘트업계의 공장 신·증설이 수요증가에 미치지 못하고 있는 실정이다. 즉, 수요는 날로 커가는데 공급여건은 이를 따라 가지 못하고 있는 것이다. 시멘트는 중량물이어서 대부분의 국가들이 내수충당을 위해 자급체제를 유지하고 있어 국제간 교역이 많지 않은 데다 교역을 하는 경우에도 자국소비를 제외한 잉여 물량에 한해 인근 국가간 교역만 이루어지고 있어 내수물량의 안정적인 확보가 시급한 실정이다.
시설현황
[편집]施設現況
시설의 합리화 및 설비의 신·증설을 지속해 온 한국 시멘트 공업의 총생산능력은 1985년 크링커 기준 2,522만1천M/T에서 1989년에는 3,082만4천M/T로 증대되었다. 1989년부터는 수요의 증가에 따라 각 제조업체별로 설비의 신·증설과 기존시설의 최신설비로의 개조가 추진되고 있다.
생산시설의 핵심인 소성설비(Kiln)의 시설보유상황을 살펴보면 1989년 말 총 킬른 수는 37기로서 습식 4기, 반건식 1기, 건식 32기로 구성되어 있다. 대형습식인 웻 롱 킬른(Wet Long Kiln)은 1950년대 중반에서 1960년대 후반까지 보급되었는데, 에너지원 단위가 높아 일부 가동중이며 쌍용양회가 4기를 보유하고 있다. 반건식인 레폴 킬른(Lepol Kiln)은 독일의 렐렙(Lellep)·폴리지우스(Polisius) 사가 공동개발한 것으로 1970년대까지 보급되었다. 길이도 짧고 습식보다 열절약효과가 커 1989년 말까지 아세아 시멘트가 1기를 보유하고 있었으나 1990년 3월 NSP 킬른으로 개조되어 현재 국내 보유사는 없다. 건식은 에너지 절약형 대량생산시설로서 1970년대 초기부터 보급되기 시작하여 중반이후 본격 설치되었는데 SP(Suspension Preheater) 킬른과 NSP(New Suspension Preheater)킬른의 2가지가 있다. 이중 SP 킬른이 1970년대 주생산 설비로서 유지되어 왔으나 후반기부터 열효율이 보다 높아 생산능력이 큰 NSP 킬른의 보급이 점차 확대되면서 기존 SP형도 NSP형으로 개조, 한국 시멘트 생산시설은 NSP 킬른이 주종을 이루고 있다. 제조업체별 시설보유 현황을 보면 1989년 말 쌍용양회가 NSP 킬른 5기, SP 킬른 7기, 습식 4기를 보유 연간 생산능력 1,268만M/T으로 전체 생산능력의 41%를 차지하고 있으며 동양 시멘트가 NSP 킬른 5기를 보유 연간 생산능력 503만M/T, 성신양회가 NSP 킬른 2기에 SP 킬른 1기를 보유 연산능력 329만M/T, 한일 시멘트가 NSP 3기에 SP 1기를 보유 연산능력 291만4천M/T, 현대시멘트가 NSP 3기에 SP 1기를 보유 연산능력 290만4천M/T, 아세아시멘트가 NSP 3기를
보유 연산능력 215만8천M/T, 고려 시멘트가 SP 1기를 보유 연산능력 66만M/T, 한라 시멘트가 NSP 1기를 보유 연산능력 118만8천M/T을 각각 갖고 있다. 백(白) 시멘트를 생산하고 있는 유니언은 연산능력이 10만5천M/T 정도였는데 최근 NSP 킬른 증설을 완료 12만M/T로 확대되었다.
수출입동향
[편집]輸出入動向
시멘트는 중량제품으로 가격에 비해 운송비용이 높아 수출상품으로는 부가가치가 매우 낮기 때문에 채산성보다는 주로 수급조절용 목적으로 수출이 이루어져 왔다. 1980년대 초반 제2차 에너지 파동과 내수부진으로 수출활동을 강화하기도 하였으나 내수호전과 해외건설시장 위축, 시멘트 수입국들의 자급도 향상으로 1987년을 정점으로 점차 감소하기 시작했고 1980년대 후반에는 국내시장에 시멘트 공급파동까지 일어나 정부가 내수 우선공급을 유도하고 업계 스스로도 수출활동을 축소했다. 한국의 시멘트 수출시장은 그동안 중동지역과 동남아 지역으로 양분되어 있었는데, 동남아 지역은 개도국들의 자급도가 급신장되고 있고 중동지역은 산유국들의 원유수입 감소로 건설경기가 둔화되어 수출물량이 감소된 데다가 운임상의 이점을 지니고 있는 에스파냐·그리스 등의 동지역에 대한 수출공세가 가속화되고 있다.