베세머 공정 - 철강 생산의 혁신적 변화

 

베세머 프로세스 DMK

베세머 공정의 발명

영국의 발명가 헨리 베세머 경은 1856년 베세머 공법에 대한 특허를 획득하여 고품질의 강철을 더 낮은 비용으로 대량 생산할 수 있게 함으로써 철강 생산에 일대 혁명을 일으켰습니다 [1]. 베세머의 발명은 건설, 운송, 제조 등 다양한 산업 분야에서 수요가 많았던 철강을 보다 효율적으로 생산할 수 있는 방법에 대한 필요성을 해결해 주었다고 볼 수 있습니다. 베세머 공정 이전의 철강 생산은 제한적이었으며 비용이 많이 들고 품질이 일정하지 않아 대규모 산업 분야에서 매력적인 선택이 아니었습니다.

 

베세머 공정과 산업 혁명

베세머 공정은 산업 혁명에서 중추적인 역할을 담당하며 여러 분야의 급속한 성장을 가져왔습니다. 저렴하고 고품질의 강철을 사용할 수 있게 되면서 이전에는 철의 한계로 인해 불가능했던 더 크고 복잡한 구조물의 건설이 가능해졌습니다. 획기적인 발전은 엔지니어링과 건축 분야의 획기적인 발전으로 이어져 궁극적으로 현대 산업을 형성했다고 평가할 수 있습니다. 역사학자들은 철강 생산 및 기타 분야의 혁신이 산업 성장을 극적으로 가속화한 산업 혁명의 두 번째 단계 발전에 중요한 요소로 베세머 공정을 자주 인용하고 거론합니다 [2].

 

강철: 철보다 우수한 소재

베세머 공법을 통해 강철은 철을 제치고 건설 및 산업 분야에서 가장 선호되는 재료로 부상할 수 있었습니다. 이 공법으로 생산된 강철은 강도, 내구성, 부식에 대한 저항성이 뛰어나 다양한 응용 분야에 이상적인 선택이 되었습니다. 또한 제작된 고품질 강철은 표준화된 부품의 대량 생산을 가능하게 하여 균일성과 정밀도에 의존하던 산업에 혁신을 가져왔습니다. 철에서 강철로의 전환은 현대 인프라와 기술의 토대를 마련한 인류 역사의 전환점이 되었습니다.

 

베세머 공정에 대한 설명

베세머 공정은 베세머 변환기[3]라고 하는 커다란 배 모양의 용기에 녹은 선철에 공기를 불어넣는 방식으로 이루어집니다. 공기는 실리콘, 망간, 탄소와 같은 불순물을 산화 및 제거하여 더 순수하고 강한 형태의 강철을 생성합니다. 점토 또는 백운석으로 만들어진 컨버터의 라이닝은 철강 생산에서 불순물 취급되는 인을 제거하는 데 중요한 역할을 합니다. 비용 절감 측면, 효율적인 작업 방법은 빠르게 인기를 얻었고, 전 세계 철강 생산 공장에서는 베세머 공법을 채택하게 되었습니다.

 

철도 확장과 베세머 프로세스

베세머 공정의 가장 중요한 영향 중 하나는 철도 산업의 확장에 미친 영향입니다. 강철 레일은 철제 레일보다 더 강하고 내구성이 뛰어나며 더 무거운 하중을 지탱할 수 있어 광범위한 철도망 건설이 가능했습니다. 철도의 확산은 무역, 상업 및 통신의 성장을 촉진하여 궁극적으로 더욱 상호 연결되고 세계화된 세계를 형성하는 데 기여했습니다 [4]. 철도 산업의 확장은 또한 더 강력한 증기 기관의 개발과 새로운 철도 시스템의 탄생과 같은 운송 분야의 혁신을 가져왔습니다.

 

고층 빌딩, 도시화, 베세머 프로세스

베세머 공정을 통해 저렴하고 고품질의 강철을 사용할 수 있게 되면서 고층 빌딩과 대규모 도시화가 발전했습니다. 엔지니어와 건축가들은 인구 증가와 빠르게 확장하는 도시의 요구를 수용할 수 있는 더 높고 안정적인 건물을 설계하고 건설했습니다 [5]. 1885년에 완공된 시카고의 홈 인슈어런스 빌딩과 같은 초고층 빌딩의 건설은 건축 자재로서 강철의 놀라운 잠재력을 보여주는 사례가 되었습니다. 이러한 건축기술의 발전은 현대 도시 건축의 시작을 알렸고 전 세계의 도시 설계 및 건설 방식에 영향을 미쳤습니다.

 

환경 고려 사항과 현대 철강 생산

베세머 공정은 사회에 많은 긍정적인 영향을 미쳤지만, 환경에 부정적인 영향을 미치기도 했습니다. 슬래그와 같은 폐기물을 대량으로 발생시켰고, 산화 과정에서 가스를 배출하여 대기 오염을 유발했습니다. 이러한 우려로 인해 이후 환경 친화적인 철강 생산 방법이 개발되었습니다. 20세기 중반에는 기본 산소 공정이 도입되면서 철강 생산이 환경에 미치는 영향이 크게 줄어들었고, 결국에는 대부분의 철강 공장에서 베세머 공정을 포기하게 되었습니다 [6]. 현대의 철강 생산 방법은 에너지 소비, 폐기물 및 배출량 감소에 초점을 맞춘 지속적인 연구 개발을 통해 계속 발전하고 있습니다.

 

베세머 프로세스: 숨겨진 이야기

헨리 베세머 경이 베세머 공법을 발명한 것으로 알려져 있지만, 비슷한 시기에 미국의 발명가 윌리엄 켈리가 비슷한 공법을 독자적으로 개발했다는 사실에 주목할 필요가 있습니다 [7]. 비록 재정적 어려움과 법적 문제로 인해 윌리엄 켈리는 자신의 프로세스를 홍보하는 데 어려움을 겪었고, 결국 베세머가 초기발명의 대부분을 인정을 받게 되었습니다. 이밖에도 베세머 공정의 역사에서 영국의 야금학자 로버트 머셔의 역할은 간과되었다고 할 수 있습니다. 강철과 망간의 합금에 대한 연구를 통해 베세머 공정으로 생산되는 강철의 품질을 크게 향상했다고 평가받고 있습니다 [8].

다양한 해석과 견해

합리적인 가격의 고품질 강철을 사용할 수 있게 되면서 산업이 변화하고 건설, 운송 및 제조 분야에서 전례 없는 발전을 이룰 수 있는 토대가 마련되었습니다. 철도의 확장, 고층 빌딩의 개발, 도심의 성장은 모두 부분적으로는 베세머 공정이 가져온 혁신에 기인한다고 볼 수 있습니다. 경제적으로도 철강의 대량 생산은 수많은 산업의 성장을 촉진하여 일자리를 창출하고 글로벌 무역을 촉진했습니다.

 

전문가들은 베세머 프로세스의 전반적인 영향에 대해 다양한 해석과 견해를 가지고 있습니다. 베세머 공정의 환경오염 결과가 강철 생산의 장점을 덮는다고 주장과, 어떤 이들은 이 공정이 촉발한 혁신이 현대 사회 발전에 필수적이었다고 주장합니다. 이런 다양한 관점에도 불구하고 베세머 공정은 철강 생산 역사에서 중요한 이정표이자 혁신의 변혁적 힘을 입증하는 증거로 남아 있습니다.

 

베세머 공정은 철강 생산에 혁명을 일으켰으며 현대의 건설, 운송, 제조를 비롯한 산업에 미친 영향은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 환경문제에 대한 단점도 있지만, 보다 지속 가능한 철강 생산 방법을 개발하는 데 기여했다고 평가할 수 있습니다. 베세머 공정의 스토리는 혁신의 힘과 인류의 발전을 이끄는 협업의 중요성을 일깨워 줍니다.

 

건설 및 운송과 같은 산업에 미친 영향 외에도 농업, 조선 및 군사 기술과 같은 분야에 미친 영향도 인식하는 것이 중요합니다. 철강이 널리 보급되면서 새로운 도구, 기계, 무기가 개발되어 해당 분야를 더욱 발전시키고 세계 경제 성장에 기여했으며,  사회가 계속 발전하고 혁신함에 따라 베세머 프로세스와 그 환경적 결과에서 얻은 교훈은 미래의 발전을 위한 지침이 될 수 있습니다. 지속 가능한 개발의 중요성과 더 깨끗하고 효율적인 생산 방법에 대한 지속적인 연구의 필요성은 이제 현대 산업 관행의 최전선에 서 있습니다.

참고문헌

[1] Bessemer, H. (1856). U.S. Patent No. 16,082. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

[2] Landes, D. S. (1969). 언바운드 프로메테우스: 1750년부터 현재까지 서유럽의 기술 변화와 산업 발전. Cambridge: Cambridge University Press.

[3] Smil, V. (2006). 20세기의 변화: 기술 혁신과 그 결과. New York: Oxford University Press.

[4] Wolmar, C. (2009). 피, 철, 금: 철도는 어떻게 세계를 변화시켰는가. New York: PublicAffairs.

[5] Dupré, J. (1996). Skyscrapers: 세계에서 가장 특별한 건물의 역사. New York: Black Dog & Leventhal.

[6] Pehlivan, S., & Türkmen, H. (2016). 철강 산업 및 제어 기술의 환경 영향. 철 및 철강 연구 저널, 국제, 23(11), 1127-1135.

[7] Gordon, R. B. (1996). American Iron, 1607-1900. Baltimore: 존스 홉킨스 대학 출판부.

[8] Mushet, R. F. (1857). 미국 특허 번호 17,864. 워싱턴 DC: 미국 특허청.