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[2021 KIGAM Tech-Biz 파트너링] ICT기반 부유선별 운전 제어 시스템

선광이란 원광으로부터 가치 있는 광물을 선별하여 경제적 가치를 높이는 공정을 의미합니다. 최근에는 이러한 전통적인 선광 산업에 ICT와 지능화 기술을 접목한 스마트 마이닝이 큰 주목을 받고 있습니다. 기존에는 주로 작업자의 주관적인 경험과 오감에 의존하여 공정을 운영해 왔으나, 이제는 다양한 센서와 디지털 기술을 통해 공정의 상태를 정밀하게 이해하고 데이터를 분석하여 운영 효율을 극대화하는 자동화 시스템으로 진화하고 있습니다. 이러한 기술적 변화는 자원 선별의 정확도를 획기적으로 높이는 핵심적인 기반이 됩니다. 광석의 단체 분리도를 높이기 위한 분쇄 공정에서는 소음과 진동을 활용한 지능형 모니터링 기술이 핵심적인 역할을 수행합니다. 분쇄기 가동 시 발생하는 진동 신호를 디지털 스펙트럼으로 변환하면, 기계적인 고유 진동과 피분쇄물의 분쇄 과정에서 발생하는 진동을 명확하게 구분하여 해석할 수 있습니다. 이를 통해 실시간으로 분쇄 산물의 입도 변화를 예측하고 장비의 고장 유무를 사전에 감지함으로써, 공정의 연속성과 안정성을 확보할 수 있습니다. 이는 아날로그 형태의 데이터를 디지털화하여 공정을 최적화하는 엣지 디바이스 기술의 대표적인 성과입니다. 부유 선별의 효율성을 극대화하기 위해 광물 입자와 기포 사이의 부착력을 직접 측정하는 정밀 계측 시스템이 도입되었습니다. 과거에는 접촉각을 통해 간접적으로 광물의 소수성을 평가했으나, 이제는 기포와 입자가 부착되는 순간의 힘과 시간을 밀리세컨드 단위로 측정하여 부유 선별 시약의 특성을 정밀하게 분석합니다. 이러한 정량적 데이터는 시약의 최적 농도를 결정하고 광물의 소수성을 제어하는 데 결정적인 역할을 하며, 궁극적으로는 선별 공정의 기술적 신뢰도를 해외 우수 저널에서 인정받을 만큼 높은 수준으로 끌어올리는 바탕이 됩니다. 선별 과정에서 발생하는 거품인 포말의 영상을 분석하여 정광의 품위를 실시간으로 예측하는 기술은 스마트 선광의 핵심입니다. 포말의 색상 정보와 기포의 크기, 분포 등을 통계적으로 분석하면 실제 측정된 데이터와 높은 상관관계를 갖는 품위 예측 모델을 구축할 수 있습니다. 여기에 광액의 높이를 실시간으로 감지하는 센서와 자동 제어 밸브를 연동하면 작업자의 개입 없이도 최적의 운전 상태를 유지할 수 있습니다. 이러한 통합 시스템은 공정의 가시화를 실현하고 생산물의 품질을 일정하게 관리하여 공정 운영의 효율성을 획기적으로 개선합니다. ICT 기반 선광 제어 시스템의 국산화는 경제성과 유지 보수 측면에서 매우 강력한 기술 경쟁력을 가집니다. 글로벌 기업의 고가 장비는 국내 광산 현장에 적용하기에 비용 부담이 크고 사후 관리가 어렵다는 단점이 있었으나, 국내의 발전된 ICT 기술을 선광 공정에 접목함으로써 이러한 한계를 극복했습니다. 고도화된 국산 기술을 활용하면 가격 경쟁력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 향후 수요가 증가할 희유금속이나 미개발 광물 자원 분야에서도 유연하고 신속하게 대처할 수 있습니다. 이는 결과적으로 국내 광업 산업의 인프라를 확장하고 현대화를 앞당기는 중요한 기회가 될 것입니다.

[2021 KIGAM Tech-Biz 파트너링] 국내산 납석광물의 산업원료화 기술

국내에서 생산되는 납석은 전라남도 완도와 해남 지역을 중심으로 연간 약 60만 톤이 채굴되는 대표적인 산업 광물자원입니다. 그동안 주로 유리섬유나 내화물의 주원료로 활용되어 왔으나, 최근 고품위 광체의 고갈과 수입 의존도 심화로 인해 새로운 활로 모색이 절실한 상황입니다. 이에 따라 기존 시장을 넘어 신소재 산업이나 대체 원료 개발을 통해 납석의 부가가치를 높이고, 고도화된 산업 원료화 기술을 적용하여 광석의 잠재적 가치를 극대화하려는 노력이 지속되고 있습니다. 친환경 판상 충전제 제조 기술은 석면 함유 위험이 있는 수입산 활석을 국산 납석으로 대체하는 데 중점을 둡니다. 엔지니어링 플라스틱과 페인트, 차음재 등에 사용되는 활석을 납석으로 대체했을 때, 기존 원료와 대등한 수준의 인장강도와 굴곡강도를 나타내어 산업적 활용 가능성을 입증하였습니다. 이는 유해 물질로부터 안전하면서도 성능이 우수한 고성능 산업용 충전제 시장을 개척하는 중요한 계기가 되었으며, 수입 대체 효과와 더불어 국내 광물 자원의 활용도를 높이는 성과를 거두었습니다. 납석의 품질을 높이기 위해 광학 선별과 부유 선별 기술이 적극적으로 도입되고 있습니다. 노천광산에서 이루어지는 수작업 선별의 한계를 극복하기 위해 색상과 품위에 따라 광석을 대량으로 정밀하게 분류하는 광학 선별 공정이 구축되었습니다. 또한, 화학적 흡착과 정전기적 인력을 동시에 활용한 부유 선별 기술을 통해 불순물인 석영을 효과적으로 분리해냄으로써 납석의 함량을 획기적으로 높였습니다. 이러한 선별 공정은 유리섬유, 세라믹 소재 등 각 산업 분야에서 요구하는 맞춤형 원료를 안정적으로 공급하는 기반이 됩니다. 고기능성 스마트 글라스 및 디스플레이 소재 원료로 납석을 활용하기 위해서는 정밀한 철분 제거가 필수적입니다. 배소 자력 선별 기술을 적용하면 기존의 단순 자력 선별보다 철분 제거율을 대폭 향상시킬 수 있으며, 특히 1,000도 이상의 고온 처리를 거칠 때 가장 우수한 효과를 보입니다. 이를 통해 철분 함량 0.02% 이하의 고순도 조건을 충족하는 원료 제조가 가능해졌습니다. 수입에 의존하던 핵심 원료를 국산 납석으로 대체함으로써 국내 첨단 산업의 원료 자급률을 높이고 제조 공정의 물성을 안정적으로 유지하는 효과를 얻고 있습니다. 한국의 납석은 전 세계 생산량의 큰 비중을 차지할 뿐만 아니라, 품질 면에서도 세계적인 경쟁력을 보유하고 있습니다. 특히 인접 국가의 광석에 비해 우수한 물성을 갖추고 있어 국제 시장의 원료 가격 지표가 될 만큼 그 가치를 인정받고 있습니다. 단순한 저부가가치 원료에서 벗어나 정밀 유리, 에너지 내화물, 항균 필터 등 첨단 소재로의 확장은 국내 비금속 광물 자원의 새로운 미래를 보여줍니다. 체계적인 기술 확보와 지속적인 연구를 통해 우리나라 납석 자원은 미래 산업의 핵심적인 전략 원료로 확고히 자리매김할 것입니다.

부유선별

[2021 KIGAM Tech-Biz 파트너링] ICT기반 부유선별 운전 제어 시스템

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실

[2021 KIGAM Tech-Biz 파트너링] 국내산 납석광물의 산업원료화 기술

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실