전기로에서 철을 녹일 때 핵심 역할을 하는 것은 전극입니다. 전극은 전기를 전달해 강한 아크*를 만들고, 이 열로 스크랩**을 녹입니다. 전극의 상태에 따라 작업 안정성과 에너지 효율까지 함께 달라져요. 그래서 전기로에서는 전극을 얼마나 잘 관리하느냐가 매우 중요한 요소가 됩니다.
*아크 : 전극과 스크랩 사이에 전류가 흐르면서 발생하는 강한 전기 불꽃으로, 스크랩을 녹이는 열의 원천.
**스크랩 : 철강 제품을 만들기 위해 사용되는 고철 원료로, 전기로에서 전극의 열로 녹여 다시 활용.
전기로에서 전극의 역할은?
전기로는 전기에너지를 열로 바꿔 철을 녹이는 설비입니다. 전극에 전류가 흐르면 전극과 스크랩 사이에서 아크가 발생하고, 이때 생기는 고온의 열로 스크랩이 녹아요. 이 과정에서 전극은 지속적으로 열을 받으며 사용됩니다. 전극은 소모품이기 때문에, 사용 조건에 따라 닳는 속도와 형태가 달라질 수 있어요.
전극 관리 기준의 필요
전극 관리는 오랫동안 현장에서 쌓아온 작업자의 경험과 감각을 바탕으로 이루어져 왔어요. 전극이 얼마나 달아올랐는지, 적열 구간이 어디까지 형성됐는지를 작업자가 직접 보고 판단해왔습니다.
이러한 경험 기반 관리는 전기로 조업에서 중요한 역할을 해왔어요. 오랜 시간 전기로를 다뤄온 작업자의 판단은 현장의 변화를 빠르게 읽어낼 수 있는 강점이 있습니다.
다만 작업 조건이 다양해지면서, 이 경험을 객관적인 기준으로 보완할 방법의 필요성도 점점 커졌습니다.
전극은 어떻게 닳을까?
전극의 마모는 한 가지 형태로만 나타나지 않습니다. 먼저 전극 끝이 닳는 ‘선단 마모’가 있고, 전극 옆면이 서서히 깎이는 ‘측면 마모’가 있습니다.
또한 조업 환경변화와 공급사별 품질에 따라서 크랙이나 파손과 같은 ‘이상 마모’가 발생하기도 해요. 이러한 마모는 전극 수명과 작업 효율성과 안정성에 직접적인 영향을 줍니다. 그래서 전극의 상태를 정확하게 파악하는 것이 중요해요. 전극 소모가 늘어나면 교체 빈도가 높아지고, 그만큼 비용과 에너지 손실도 커질 수 있어요. 더불어 전극 상태가 불안정해지면 아크가 흔들리거나, 예기치 않은 이상 상황으로 이어질 가능성도 커집니다.
전극 관리의 핵심, ‘적열 구간’
전극을 보면 아래쪽 일부가 붉게 달아오른 구간이 있습니다. 이 부분을 적열 구간이라고 해요.
적열 구간은 전극이 가장 많은 열을 받는 영역으로, 길이가 길어질수록 전극의 측면 마모가 빠르게 진행될 수 있습니다. 반대로 너무 짧아지면 작업 안정성이 떨어질 수도 있어요. 즉, 전극 관리의 핵심은 적열 구간을 일정한 범위로 유지하는 것입니다.
전극 상태를 ‘영상’으로 읽어내다
현대제철은 전극 상태를 보다 정확하게 파악하기 위해 전기로 상부와 하부에 고화질 카메라를 설치했습니다.
상부 카메라는 적열 구간의 길이와 위치를, 하부 카메라는 전극 선단의 직경과 형상, 이상 여부를 관찰합니다. 이렇게 촬영된 영상은 전극 상태를 수치로 분석하는 데 활용돼요.
적열 구간의 경계를 정확히 보는 AI
적열 구간은 밝기 차이가 미묘해 눈으로 경계를 정확히 구분하기 어려운 영역입니다. 현대제철은 이러한 한계를 보완하기 위해 영상 기반 AI 분석 기술을 적용했어요. AI는 다양한 전극 영상을 학습해 적열 구간의 경계를 보다 안정적으로 인식합니다.
냉각수 조절에 따라 달라지는 적열 구간
전극에는 냉각수가 분사돼 온도를 조절합니다. 냉각수 조건에 따라 적열 구간의 길이와 전극 마모 상태도 함께 달라져요. 실제 테스트에서는 냉각수 유량을 조절했을 때 적열 구간이 줄어드는 변화가 확인됐습니다. 이 변화는 영상 분석을 통해 수치로 확인할 수 있었어요.
현대제철은 영상 분석 결과를 냉각수 제어 시스템과 연동해 전극 상태에 따라 자동으로 냉각수를 조절하는 시스템을 구축했습니다. 전극 상태는 화면에서 실시간으로 확인할 수 있고, 이상 징후가 발생하면 알림을 통해 즉시 대응할 수 있죠.
전기로 기술의 다음 단계
이 시스템을 통해 전극 소모를 줄이고 작업 안정성과 에너지 효율을 함께 높일 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 이는 전극 관리가 경험 위주의 운영에서 데이터 기반 관리로 확장되었음을 의미해요. 현대제철은 앞으로도 전극 데이터를 기반으로 전기로 운영을 고도화하며 보다 안정적이고 효율적인 생산 환경을 만들어갈 계획입니다.
