란탄(Ran Tan)과 그 산업 체인 소개

란탄, 또한 세미코크스라고도 불리며, 신무(神木) + 푸구(府谷)탄전에서 풍부하게 생산되는 고품질 주라기(侏羅紀) 정제석탄 덩어리를 이용해 제조됩니다. 새로운 탄소재료로서, 란탄은 전석(電石), 페로합금(鐵合金), 고로분사(高炉噴吹), 보일러 연료, 민간용 연료, 산업용 가스 제조 등 다양한 분야에 널리 활용됩니다.

란탄 생산은 대부분 저온 건류를 기반으로 하며, 건류 온도는 보통 600℃ - 750℃ 사이로 제어됩니다. 란탄 생산 과정에서 가스 및 코크스타르(煤焦油)와 같은 부산물도 함께 생성됩니다.

우리나라의 란탄 생산 능력은 주로 산시성(陝西省), 신장우이구르자치구(新疆), 내몽골자치구(內蒙), 닝샤회족자치구(寧夏) 및 하베이성(河北) 지역에 분포되어 있습니다. 그 중 산시성(생산 능력 약 48%)과 신장우이구르자치구(생산 능력 약 37.5%)가 우리나라에서 란탄 생산 능력이 가장 높은 두 지역입니다. 산시성의 생산 능력은 주로 유림(榆林)의 신무(생산 능력 약 27%)과 푸구지역(府谷地區, 생산 능력 약 19%)에 집중되어 있습니다. 신장우이구르자치구의 생산 능력은 주로 하미지역(哈密地區, 생산 능력 약 20%)에 집중되어 있습니다.

전석은 란탄의 하류에서 가장 큰 소비 분야입니다. 란탄은 페로합금 제련에서 주로 규소철(硅鐵) 제련에 사용됩니다. 새로운 유형의 고로분사 연료로서, 란탄이 고로분사 분야에서 기존의 분사용 석탄 대체에 있어 미래에 소비량이 상당히 증가할 가능성이 있는 분야로 여겨집니다.

### 란탄 및 그 산업 체인 소개

란탄, 세미코크스라고도 불리며, 신무(神木) + 푸구(府谷)탄전에서 풍부하게 생산되는 고품질 주라기(侏羅紀) 정제석탄 덩어리를 이용해 제조됩니다. 새로운 탄소재료로서, 높은 고정탄소 함량, 높은 비저항, 높은 화학적 활성, 낮은 회분, 낮은 알루미늄, 낮은 황 및 낮은 phosophorus 특성으로 인해 전석(電石), 페로합금(鐵合金), 고로분사(高炉噴吹), 산업용 가스 제조 등 다양한 분야에 널리 활용되어 대체 불가능한 탄소재료로 자리 잡았습니다.

란탄은 덩어리 구조이며, 입도는 보통 0 - 80mm 사이이고, 색상은 연한 검정색입니다. 입도에 따라 란탄은 대입(大料, >40mm), 중입(中料, 18 - 40mm), 소입(小料, 8 - 18mm), 분말(焦面, <8mm)로 구분할 수 있습니다.

### 란탄 생산 공정

란탄 생산은 대부분 저온 건류(즉, 공기와 단절된 조건에서 석탄을 저온 열분해하는 과정)을 기반으로 하며, 건류 온도는 보통 600℃ - 750℃ 사이로 제어됩니다. 란탄 생산 과정에서 가스 및 코크스타르(煤焦油)와 같은 부산물도 함께 생성됩니다. 란탄 생산에는 주로 장화염탄(長焰煤), 비응집성탄(不黏煤), 약응집성탄(弱黏煤) 등 비응집성 또는 약응집성, 중·고 휘발성 연탄이 사용됩니다.

### 란탄 및 그 산업 체인 소개

기존의 란탄로는 외부가열식과 내부가열식으로 나뉩니다. 외부가열식은 화로 가열 방식을 이용해 건류하며, 로형이 복잡하고 열효율이 낮으며, 투자 비용은 내부가열식의 약 세 배입니다. 내부가열식 란탄로에는 주로 안산열에너지연구원(鞍山熱能院), 산시성야금설계연구원(陝西冶金設計院) 및 신무산강(神木三江)에서 개발한 수직 3단로 형태가 있습니다. 그 중 신무산강의 SJ-V형 란탄로는 단일로 생산 능력이 20만 톤/년에 도달했으며, 원료 석탄 입도의 하한은 3mm에 도달했습니다. (중국 페로합금망(中国铁合金网) 《유림(榆林) 란탄 산업 현황 분석 및 고품질 발전》)

현재 시장에서 주로 사용되는 란탄로는 수직 3단로 형태(내부가열식)이며, SJ 저온 건류로가 주를 이룹니다. 란탄 생산 설비는 주로 석탄 준비 공정, 탄화 공정, 체취 및 운반 공정, 가스 정제 공정 등으로 구성됩니다.

### 란탄 생산 능력 현황

2021년 기준으로 우리나라의 란탄 연간 생산 능력은 약 1억 3천 1백만 톤이며, 생산 능력은 주로 산시성, 신장우이구르자치구, 내몽골자치구, 닝샤회족자치구 및 하베이성 지역에 분포되어 있습니다. 그 중 산시성(생산 능력 약 48%)과 신장우이구르자치구(생산 능력 약 37.5%)가 우리나라에서 란탄 생산 능력이 가장 높은 두 지역입니다. 산시성의 생산 능력은 주로 유림(榆林)의 신무(생산 능력 약 27%)과 푸구지역(府谷地區, 생산 능력 약 19%)에 집중되어 있습니다. 신장우이구르자치구의 생산 능력은 주로 하미지역(哈密地區, 생산 능력 약 20%)에 집중되어 있습니다.

우리나라의 란탄 주요 생산 지역인 산시성 유림과 신장 하미는 원료 석탄으로 모두 장화염탄을 사용하지만, 고유한 석탄 품질 차이와 열분해 공정으로 인해 란탄 제품의 품질에 큰 차이가 있습니다.

유림 란탄 제품의 주요 특징은 다음과 같습니다: 1) 석유 및 가스 수율이 높으며, 1t의 원석탄을 열분해하면 약 0.6t의 란탄이 생성되며, 0.06t의 코크스타르(煤焦油)와 600m³의 가스가 부산물로 생성됩니다. 2) 란탄 제품의 품질이 매우 좋으며, 덩어리 입도가 적절하고 기계적 성능이 우수하며, 고정탄소 함량이 80% 이상이며, 환원 성능이 뛰어납니다. 유림 란탄은 또한 높은 화학적 활성, 극저 회분, 극저 황 등의 특성을 가지고 있어 페로합금, 전석, 화학 공업 등 분야에 적합하며, 현재의 야금 산업 생산 공정 요구를 충족시킬 수 있으며, 이미 러시아, 일본 등 국가로 수출되고 있습니다. (유메이관찰(榆镁观察) 《“마그네슘” 세계로 - 란탄, 금속 마그네슘 녹색 생산을 촉진하는 새로운 청정 연료》)

하미 란탄 제품의 주요 특징은 다음과 같습니다: 1) 석유 및 가스 수율이 높으며, 1t의 석탄을 열분해하면 약 0.5t의 란탄이 생성되며, 0.1t의 코크스타르(煤焦油)와 900m³의 가스가 부산물로 생성됩니다. 2) 란탄 제품의 품질이 다소 열등하며, 회분이 높고 분말 비율이 높으며, ≤6mm의 분말은 70% 이상을 차지하며, 대부분 발전용 석탄으로 연소되며, 전석, 페로합금 등 생산에 사용하기 위해서는 소량의 덩어리 란탄을 코크스와 혼합해야 합니다.

### 란탄 산업 체인 개요

원료 측면에서 란탄 생산에는 주로 원석탄(장화염탄, 비응집성탄, 약응집성탄 등)이 사용되며, 1톤의 란탄을 생산하는 데 평균 1.6 - 1.7톤의 원석탄이 소비됩니다. 동시에 코크스타르(煤焦油)와 가스(약 0.1 - 0.16t의 코크스타르, 약 900 - 1500m³의 가스)와 같은 부산물도 얻을 수 있습니다.

최종 소비 측면에서 란탄은 전석 생산, 페로합금 제련, 고로분사(무연탄 대체), 보일러 연료, 민간용 연료, 산업용 가스 제조 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다.

그 중 전석(탄화칼슘, 중요한 기본 화학 원료로, 주로 아세틸렌 가스 생산에 사용되며, 유기 합성, 아세틸렌 용접 등에도 사용됨)는 란탄의 하류에서 가장 큰 소비 분야로, 평균적으로 1톤의 전석 생산에 약 0.85톤의 란탄이 소비됩니다. 2021년에 우리나라의 전석 생산량은 약 1392.2만 톤으로, 이에 상응하는 란탄 소비량은 약 1183만 톤으로, 2021년 란탄 총 생산량의 22.3%를 차지합니다. MYSTEEL 데이터에 따르면, 2022년 기준으로 우리나라의 전석 생산 능력은 약 4014.5만 톤으로, 2021년에 비해 164.5만 톤 증가했습니다.

또한, 란탄은 페로합금 제련에서 주로 규소철(硅鐵) 제련에 사용됩니다(참고: 중국 야금 표준(YB/T034 - 92)은 페로합금 코크스의 기술 요구 사항을 규정하고 있으며, 입도는 2 - 8mm, 8 - 20mm, 8 - 25mm로 요구됩니다. 따라서 규소철 제련에 사용되는 란탄은 소입(小料)입니다). 1톤의 규소철을 제련하는 데 평균 약 1.15 - 1.2만 톤의 란탄이 소비됩니다. 페로합금 온라인 데이터에 따르면, 2021년에 우리나라의 규소철 생산량은 약 856만 톤으로, 이에 상응하는 란탄 소비량은 약 674만 톤으로, 2021년 란탄 총 생산량的 12.7%를 차지합니다. 2021년 기준으로 우리나라의 규소철 생산 능력은 약 1020만 톤입니다.

마지막으로, 새로운 유형의 고로분사 연료로서, 란탄이 고로분사 분야에서 기존의 분사용 석탄 대체에 있어 미래에 소비량이 상당히 증가할 가능성이 있는 분야로 여겨집니다. 2021년 전국 생철 생산량 약 8.7억 톤, 분사 석탄 비율 145kg/t(전국 주요 철강 기업 평균 수준)으로 추산하면, 우리나라가 매년 약 1.26억 톤의 분사용 석탄을 사용해야 합니다. 만약 란탄으로 30%의 분사용 석탄을 대체한다고 추산하면, 3780만 톤의 란탄이 필요합니다. 이는 매우 광대한 소비 분야입니다. 현재 우리나라의 수고그룹(首钢集团), 반강(攀钢), 주강(酒钢), 안강(鞍钢), 보강(宝钢), 신흥주관(新兴铸管) 등에서 이미 고로 분사용 란탄에 대한 연구, 분석 및 실험이 진행되어 있습니다.

란탄 생산 공정(저온 건류)에서 생성되는 부산물인 가스 및 코크스타르(煤焦油)도 충분히 활용 가능합니다:

1) 가스는 코크스타르 수소화를 위한 수소 제조 원료로 사용될 수 있습니다(2020년, 17.7% 차지). 금속 마그네슘 제련(2020년, 17.7% 차지), 발전(2020년, 64.6%)을 위한 연료로 사용됩니다. 또한 에틸렌 글리콜, 메탄올(2589, -16.00, -0.61%), LNG 등을 추가로 정제하는 데 사용되는 화학 원료로도 활용 가능합니다(신규 발전 방향).

2) 코크스타르(煤焦油)는 주로 코크스타르 수소화에 사용되어 기존의 가솔린, 디젤 등을 생산합니다. 동시에 추출 등을 통해 정제 페놀, 사이클로알칸계유(環烷基油), 방향족 탄화수소 등도 생산합니다.