기계공학
채석 및 석회암 광산 (Quarrying & Limestone)
[L1] 1 개요 (Overview)
[L2] 1) 채석(Quarrying)의 정의
[L4] - 지표면이나 지하에 매장된 암석을 기계적·화학적(폭약) 방법을 사용하여 경제성 있는 크기와 형태로 채굴하는 일련의 공정.
[L5] * 단순한 굴착이 아닌 엔지니어링 프로세스로 진행 ; 천공(Drilling) -> 발파(Blasting) -> 적재(Loading) -> 파쇄(Crushing)
[L2] 2) 채석 공정의 기술적 분석 (Technical Process)
[L3] ① 천공 및 발파 (Drilling & Blasting) - 벤치 컷(Bench Cut) 공법
[L4] - 기계 기술 : 크롤러 드릴(Crawler Drill)이나 유압 드릴 리그를 사용하여 수직으로 구멍을 뚫음.
[L4] - 발파 공학 : ANFO(질산암모늄+경유) 또는 에멀전 폭약을 사용하여 암석을 1차 파쇄.
[L5] * 최근에는 소음과 진동을 줄이기 위해 전자 뇌관(Electronic Detonator)을 이용한 정밀 제어 발파가 대세임.
[L3] ② 적재 및 운반 (Loading & Hauling)
[L4] - 초대형 장비 : 일반 건설 현장보다 훨씬 큰 50~100톤급 굴착기와 60~100톤급 리지드 덤프트럭(Rigid Dump Truck) 사용.
[L4] - 석회암 광산은 경사도가 가파르기 때문에, 타이어의 내구성과 덤프트럭의 리타더(Retarder, 보조 제동장치) 성능이 안전의 핵심임.
[L3] ③ 파쇄 및 선별 (Crushing & Screening)
[L4] - 채굴된 원석(Run-of-Mine)을 용도에 맞는 크기(입도)로 부수는 과정.
[L4] - 1차 파쇄 (Primary) : 조 크러셔 (Jaw Crusher)
[L5] * 턱(Jaw)이 움직이며 암석을 압축하여 깨는 방식. 구조가 단순하고 거대한 암석 처리에 유리함.
[L4] - 2차/3차 파쇄 (Secondary/Tertiary) : 콘 크러셔 (Cone Crusher)
[L5] * 원뿔형 맨틀(Mantle)이 편심 회전하며 암석을 짓이기는 방식. 입형(Particle Shape)을 둥글고 고르게 만드는 데 유리하여 고품질 골재 생산에 필수.
[L4] - 임팩트 크러셔 (Impact Crusher) : 고속으로 회전하는 로터(Rotor)가 돌을 타격하여 깸. 석회암처럼 경도(Hardness)가 중간 이하인 암석에 효율적임.
[L1] 3 관련 주요 기계 설비 제조사
[L2] 1) 천공기 (Drilling Rig)
[L4] - HD건설기계 (한국) : 30톤급 천공장치 공급
[L4] - Epiroc (스웨덴) : 舊 아트라스콥코. 광산용 드릴(SmartROC) 시장 점유율 1위.
[L4] - Sandvik (스웨덴) : 자동화 및 무인 천공 기술 보유
[L2] 2) 파쇄기 (Crusher Plant)
[L4] - Metso Outotec (핀란드) : 크러셔 및 스크린 분야의 세계 최강자.
[L4] - Sandvik (스웨덴) : 이동식 크러셔(Mobile Crusher) 라인업이 강력함.
[L1] 4 석회암(Limestone)
[L2] 1) 석회암의 특징
[L4] - 석회암은 한국에서 가장 풍부하고 경제적 가치가 높은 **'백색의 금(White Gold)'**으로 불리는 핵심 광물 자원임.
[L2] 2) 매장 규모 및 지질 특성
[L4] - 매장량 : 한국지질자원연구원(KIGAM) 추산 약 1,300억 톤 수준으로, 향후 수천 년간 사용 가능한 막대한 양이 매장됨. (가채광량은 경제성에 따라 변동)
[L4] - 지질 분포 : 고생대 조선누층군(대석회암층군)에 집중되어 있음.
[L2] 3) 주요 채석 단지 (Cement Belt)
[L4] - 한국의 석회암 광산은 주로 시멘트 공장과 인접한 강원도와 충청북도 지역에 대규모로 분포함.
[L4] - 강원도 삼척·동해 : 국내 최대 석회암 매장지. 삼표시멘트, 쌍용C&E 등의 거대 광산 위치. 해안가에 인접해 수출 및 해상 운송에 유리.
[L4] - 강원도 영월·정선 : 내륙 산악 지형에 위치. 현대시멘트, 한일시멘트 등의 주요 공급원.
[L4] - 충청북도 단양·제천 : 성신양회, 한일시멘트 등 내륙 시멘트 공급의 허브. 고품위 석회석이 다량 산출됨.
[L2] 4) 활용 분야
[L4] - 시멘트 원료 : 국내 소비량의 70~80%가 시멘트 제조용(CaO 공급원)으로 사용됨.
[L4] - 제철용 융제 (Flux) : 포스코, 현대제철 등에서 철광석을 녹일 때 불순물(실리카)을 제거하고 유동성을 높이기 위해 투입.
[L4] - 배연 탈황제 : 화력발전소에서 배출되는 황산화물(SO_x)을 제거하는 화학적 중화제로 사용.
[L2] 참고) 관련 출처 (References)
[L4] · KIGAM (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) Mineral Commodity Summaries.
[L4] · Korea Cement Association (Limestone Usage Statistics).
[L4] · SME (Society for Mining, Metallurgy & Exploration) Mining Engineering Handbook.
[L4] · Metso Basics of Crushing and Screening.