현무암 섬유의 발달

현무암 섬유 생산 기술에 대해 이야기하자면, 프랑스의 폴 드(Paul Dhe)를 빼놓을 수 없습니다. 그는 현무암에서 섬유를 압출하는 아이디어를 처음으로 생각해낸 사람입니다. 그는 1923년에 미국 특허를 출원했습니다. 1960년경 미국과 구소련은 현무암, 특히 로켓과 같은 군사 장비에의 활용 가능성에 대한 연구를 시작했습니다. 미국 북서부 지역에는 많은 현무암 지층이 집중되어 있습니다. 워싱턴 주립대학교의 RV 수브라마니안(RV Subramanian) 교수는 현무암의 화학 조성, 압출 조건, 그리고 현무암 섬유의 물리적 및 화학적 특성에 대한 연구를 수행했습니다. 오웬스 코닝(Owens Corning, OC)을 비롯한 여러 유리 회사들도 독자적인 연구를 진행하여 미국 특허를 획득했습니다. 1970년경, 아메리칸 글래스 컴퍼니(American Glass Company)는 현무암 섬유 연구를 중단하고 핵심 제품 개발에 전략적 초점을 맞추어 오웬스 코닝의 S-2 유리 섬유를 비롯한 여러 우수한 유리 섬유를 개발했습니다.
동시에 동유럽에서의 연구 활동은 계속되었다. 1950년대 이후 모스크바, 프라하 및 기타 지역에 있던 이 분야 연구 기관들은 구소련 국방부에 의해 국유화되어 우크라이나 키예프 인근의 구소련 영토에 연구소와 공장들이 집중되었다. 1991년 소련 해체 이후, 소련의 연구 결과는 기밀 해제되어 민간 제품에 활용되기 시작했다.

오늘날 현무암 섬유의 연구, 생산 및 시장 적용은 대부분 구소련의 연구 결과를 기반으로 하고 있습니다. 국내 현무암 섬유의 현재 발전 상황을 살펴보면, 현무암 연속 섬유 생산 기술은 크게 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 쓰촨 항공우주 투오신(Sichuan Aerospace Tuoxin)이 대표하는 전기 복합 용광로, 저장 스진(Zhejiang Shijin)사가 대표하는 전기 용융 용광로, 그리고 정저우 덩뎬 그룹(Zhengzhou Dengdian Group)의 현무암 석재 섬유 생산에 사용되는 전기 용융 탱크 가마가 대표적인 예입니다.
여러 국내 생산 공정의 기술적, 경제적 효율성을 비교해 보면, 현재의 전기로(전기로)는 생산 효율이 높고 제어 정확도가 높으며 에너지 소비가 적고 환경 친화적이며 연소 가스를 배출하지 않는다는 장점이 있습니다. 유리 섬유 생산 기술이든 현무암 섬유 생산 기술이든, 국가적으로 대기 오염 물질 배출을 줄이기 위해 전기로 개발을 적극적으로 장려하고 있습니다.

2019년, 국가발전개혁위원회는 처음으로 "국가산업구조조정지침(2019)"에 현무암 섬유 풀 킬른 인발 기술을 명시적으로 포함시켜 발전을 장려했습니다. 이는 중국 현무암 섬유 산업의 발전 방향을 제시하고 생산 기업들이 단위 킬른에서 대형 풀 킬른으로 점진적으로 전환하여 대규모 생산으로 나아가도록 유도하는 것이었습니다.
보도에 따르면 러시아 카멘니 베크(Kamenny Vek)사의 슬러그 기술은 1200홀 슬러그 유닛로 인발 기술까지 발전했으며, 현재 국내 제조업체들은 여전히 ​​200홀 및 400홀 슬러그 유닛로 인발 기술을 주도하고 있습니다. 지난 2년간 여러 국내 기업들이 1200홀, 1600홀, 2400홀 슬랫 연구에 지속적으로 노력하여 좋은 성과를 거두고 시험 단계에 진입했으며, 이는 향후 중국에서 대형 탱크로 및 대형 슬랫의 대량 생산을 위한 좋은 토대를 마련했습니다.
현무암 연속 섬유(CBF)는 첨단 기술과 뛰어난 성능을 자랑하는 섬유입니다. 높은 기술력, 세밀한 전문 분업, 그리고 광범위한 전문 분야라는 특징을 가지고 있습니다. 현재 생산 공정 기술은 아직 개발 초기 단계에 있으며, 대부분 단일 가마를 이용한 생산에 의존하고 있습니다. 유리 섬유 산업과 비교했을 때, CBF 산업은 생산성이 낮고, 에너지 소비량이 많으며, 생산 비용이 높고, 시장 경쟁력이 부족한 단점을 가지고 있습니다. 약 40년간의 개발 끝에 현재 1만 톤급 및 10만 톤급 대형 탱크 가마가 개발되어 기술이 상당히 성숙해졌습니다. 유리 섬유의 개발 모델을 따라 현무암 섬유도 점진적으로 대형 가마 생산으로 전환하여 생산 비용을 지속적으로 절감하고 제품 품질을 향상시켜야 할 것입니다.
수년간 많은 국내 생산 기업과 연구 기관들이 현무암 섬유 생산 기술 연구에 막대한 인력, 물적 자원, 재정적 자원을 투자해 왔습니다. 오랜 기술 탐구와 실습 끝에 단일로 인발 생산 기술은 성숙 단계에 이르렀지만, 탱크로 기술 연구에 대한 투자가 부족하고, 진전이 미미하여 대부분 실패로 끝났습니다.

탱크 가마 기술에 대한 연구소성로는 현무암 연속 섬유 생산에 있어 핵심 설비 중 하나입니다. 소성로 구조의 합리성, 온도 분포의 적절성, 내화재의 현무암 용액 침식 저항성, 액면 제어 매개변수 및 용광로 온도 제어 등 주요 기술적 문제들을 해결해야 합니다.
대규모 생산을 위해서는 대형 탱크로리가 필수적입니다. 다행히 덩뎬 그룹은 전전기식 용융 탱크로리 기술 연구 개발에서 획기적인 발전을 이루어냈습니다. 업계 관계자에 따르면, 덩뎬 그룹은 2018년부터 생산 능력 1,200톤 규모의 대형 전전기식 용융 탱크로리를 가동하고 있습니다. 이는 현무암 섬유 전전기식 용융 탱크로리 인발 기술의 중요한 돌파구이며, 현무암 섬유 산업 전체의 발전에 큰 참고 및 촉진 효과를 가져올 것으로 기대됩니다.

대규모 슬랫 기술 연구:대형 가마에는 그에 맞는 대형 슬랫이 필수적입니다. 슬랫 기술 연구는 재료 변경, 슬랫 배치, 온도 분포, 슬랫 구조 크기 설계 등을 포함하며, 이는 전문 인력의 필요성뿐 아니라 실질적인 시도 또한 요구합니다. 대형 슬립 플레이트 생산 기술은 생산 비용을 절감하고 제품 품질을 향상시키는 주요 수단 중 하나입니다.
현재 국내외에서 생산되는 현무암 연속 섬유 슬랫의 구멍 수는 주로 200개와 400개입니다. 다중 슬랫 및 대형 슬랫 생산 방식은 단일 기계의 생산 능력을 여러 배로 증가시킬 수 있습니다. 대형 슬랫 연구 방향은 유리 섬유 슬랫 개발 추세를 따라 800개, 1200개, 1600개, 2400개 등에서 더 많은 구멍 수를 가진 슬랫으로 발전해 나갈 것입니다. 이러한 기술 연구는 생산 비용 절감에 도움이 될 뿐만 아니라 현무암 섬유 사용량 감소를 통해 제품 품질 향상에도 기여할 것이며, 이는 미래 발전의 필수적인 방향입니다. 또한 현무암 섬유 직접 무연사 로빙의 품질 향상과 유리 섬유 및 복합 재료의 활용 가속화에 도움이 될 것입니다.
현무암 원료에 대한 연구원자재는 생산 기업의 기반입니다. 지난 2년간 국가 환경 보호 정책의 영향으로 중국의 많은 현무암 광산이 정상적인 채굴을 하지 못했습니다. 과거에는 원자재가 생산 기업의 주요 관심사가 아니었지만, 이제는 산업 발전의 병목 현상이 되었고, 제조업체와 연구 기관들이 현무암 원자재의 균질화 연구를 시작하도록 만들었습니다.
현무암 섬유 생산 공정의 기술적 특징은 구소련의 생산 공정을 따르고 단일 현무암 ​​광석을 원료로 사용한다는 점입니다. 따라서 생산 공정은 광석의 성분에 매우 민감합니다. 현재 업계 발전 추세는 단일 또는 여러 종류의 순수 천연 현무암 광물을 사용하여 생산을 균질화하는 방향으로 나아가고 있으며, 이는 현무암 산업의 이른바 "무공해" 특성과도 부합합니다. 국내 여러 생산 업체들이 이러한 연구 및 시범 생산을 진행하고 있습니다.