KR20100078327A - 배가스 처리 장치 및 이를 이용한 용철 제조장치와 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법 - Google Patents

배가스 처리 장치 및 이를 이용한 용철 제조장치와 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용철제조공정에서 발생되는 배가스를 연속적으로 스팀과 산화반응시켜 고순도의 수소를 제조할 수 있도록 하는 배가스 처리 장치 및 이를 이용한 용철 제조장치와 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법은 용철 제조장치에서 배출되는 배가스를 이용하여 수소를 제조하는 방법에 있어서, 상기 배가스를 공급하여 산화철을 순철로 환원시키는 단계와; 상기 순철에 수증기를 공급하여 산화철로 산화시키면서, 수소를 생성하는 단계를 포함한다.
배가스, 고순도 수소, 산화반응, 환원반응

Description

배가스 처리 장치 및 이를 이용한 용철 제조장치와 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법{A apparatus for treatmenting exhaust gas and Apparatus for manufacturing molten irons used thereof and Method for producing hydrogen using exhaust gas}
본 발명은 배가스 처리 장치 및 이를 이용한 용철 제조장치와 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법에 관한 것으로서, 용철제조공정에서 발생되는 배가스를 연속적으로 스팀과 산화반응시켜 고순도의 수소를 제조할 수 있도록 하는 배가스 처리 장치 및 이를 이용한 용철 제조장치와 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법에 관한 것이다.
철강 산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심기간산업으로서, 인류의 발전과 함께하여 온 가장 역사가 오래된 산업중의 하나이다. 철강 산업의 중추적인 역할을 담당하는 제철소에서는 원료로서 철광석 및 석탄을 이용하여 용융 상태의 선철인 용철을 제조한 다음, 이로부터 강을 제 조하여 각 수요처에 공급하고 있다.
도 1은 종래의 용융환원제철법에 따른 용철 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 용철을 제조하는 방법 중 하나인 용융환원제철법을 실시하기 위한 종래의 용철 제조장치는 복수의 유동층형 환원로(10), 용융로(20), 환원가스 공급관(30) 및 PSA(pressure swing absorber, 압력 순환 흡착기)(40)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 괴성체 저장조(50), 싸이클론(60), 집진기(70), 압축기(80) 및 배가스관(90)을 더 포함할 수 있다.
이렇게 구성되는 용철 제조장치는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 철광석을 직접 사용하여 용융로에서 용철을 제조하는 장치로서, 용융로(20)에 산소를 취입하여 용융로(20) 내의 석탄충전층을 연소시킨다. 이때 산소는 고온의 환원가스로 전환되어 환원로(10)로 보내져서 철광석을 환원한 후 배출된다. 이렇게 배출된 배가스는 배가스관(90)을 따라 이동되고, 집진기(70)를 통과하면서 미분이 포집되고, 압축기(80) 및 PSA(90)를 통과하여 CO2가 제거된 후 환원로(10)로 보내줘 환원가스로 재사용된다.
배가스 중에는 환원력이 우수한 CO 가스와 환원력을 저하시키는 N2 가스가 함께 포함되어 있다. 그래서 배가스를 환원로(10)로 보내서 환원가스로 재사용하기 위해서는 N2 가스를 제거하는 것이 좋으나, N2 가스와 CO 가스는 가스 성분의 분자량이 동일하고 흡착율이 비슷한 관계로 PSA 공정으로는 N2 가스만을 제거할 수 없는 문제점이 있었다. 그래서 종래에는 배가스 중에 포함된 N2 가스를 제거하지 못하고 N2 가스가 20% 이상 함유된 환원가스를 환원로에 재공급할 수밖에 없었고, 이로 인하여 환원가스의 환원력을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 배가스 중의 CO 가스와 N2 가스가 분리되지 않고 그대로 환원가스로 재공급되기 때문에 환원가스의 CO 가스에 의해 환원력을 향상시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용철제조공정에서 배출되는 배가스를 이용하여 고순도의 수소를 생산하고, 생산된 수소를 다시 용철제조용 로에 재공급함에 따라 환원로에서 환원효율을 향상시키고, 용융로 및 고로에서 용융효율을 향상시킬 수 있는 배가스 처리 장치 및 이를 이용한 용철 제조장치와 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 배가스 처리장치는 용철 제조공정에서 배출되는 배가스가 공급되어 산화철을 순철로 환원시키는 반응이 일어나는 제 1 반응기와; 순철에 수증기를 접촉시켜 산화철로 재산화시키고, 수소를 생성하는 제 2 반응기를 포함하고, 상기 제 1 반응기와 제 2 반응기에는 배가스 및 수증기가 교대로 공급되어 산화철을 순철로 환원시키는 반응과 순철에 수증기를 접촉시켜 산화철로 재산화시키면서 수소를 생성하는 반응이 교대로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 반응기에는 각각 수증기를 공급하는 수분 공급기 및 열교환기가 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용철 제조장치는 철광석을 이용하여 용철을 생산하는 용철제조용 로와; 상기 용철제조용 로에서 배출되는 배가스가 Fe3O4와 환원반응이 이루어 지도록 하고, 환원 생성물인 Fe를 H2O와 산화반응시켜 H2를 생성하는 반응기부를 포함한다.
상기 반응기부에는 환원반응과 산화반응이 교대로 이루어지는 제 1 반응기 및 제 2 반응기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 반응기 및 제 2 반응기에서는 환원반응 및 산화반응에 의해 반응 촉매제인 Fe3O4와 Fe가 각각 생성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반응기부에는 상기 제 1 반응기 및 제 2 반응기의 전단에 각각 열교환기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 반응기부에는 상기 제 1 반응기 및 제 2 반응기에 각각 H2O를 공급하는 수분 공급기를 더 포함하고, 상기 수분 공급기는 상기 열교환기와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 반응기부에서 생산된 수소를 상기 용철제조용 로에 공급하기 위한 압축기를 더 포함한다.
상기 반응기부에서 생산된 수소가 별도로 회수되는 수소 저장조를 더 포함한다.
본 발명에 따른 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법은 용철 제조장치에서 배출되는 배가스를 이용하여 수소를 제조하는 방법에 있어서, 상기 배가스를 공급하여 산화철을 순철로 환원시키는 단계와; 상기 순철에 수증기를 공급하여 산화철로 산화시키면서, 수소를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 배가스는 적어도 CO와 H2를 포함한다.
본 발명에 따른 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법은 용철 제조장치에서 배출되는 배가스를 이용하여 수소를 제조하는 방법에 있어서, Fe3O4가 저장되는 제 1 반응기와 Fe가 저장되는 제 2 반응기를 준비하는 단계와; 싱기 배가스를 상기 제 1 반응기에 공급하여 Fe3O4를 제1차 환원반응시켜서 Fe를 생성시키고, H2O를 상기 제 2 반응기에 공급하여 Fe를 제1차 산화반응시켜서 Fe3O4와 H2를 생성시키는 제 1 싸이클단계와; 상기 배가스를 상기 제 2 반응기에 공급하여 상기 제1차 싸이클단계에서 생성된 Fe3O4를 제2차 환원반응시켜서 Fe를 생성시키고, H2O를 상기 제 1 반응기에 공급하여 상기 제 1 싸이클단계에서 생성된 Fe를 제2차 산화반응시켜서 Fe3O4와 H2를 생성시키는 제 2 싸이클단계를 포함하고, 상기 제 1 싸이클단계와 제 2 싸이클단계는 반복하여 교대로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1차 및 제2차 환원단계에서, 상기 배가스는 적어도 CO와 H2를 포함하고, 하기의 반응식 1에 의해 Fe를 생성하는 것을 특징으로 한다.
<반응식 1>
Fe3O4 + 4[CO, H2] → 3 Fe + 4[CO2, H2O]
상기 제1차 및 제2차 산화단계에서는 하기의 반응식 2에 의해 Fe3O4와 H2를 생성하는 것을 특징으로 한다.
<반응식 2>
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2
상기 제1차 및 제2차 산화단계에서, 상기 H2O는 수분 공급기를 통하여 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 H2O는 기체상태로 변환되어 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1차 및 제2차 산화단계에서 생성되는 H2는 상기 용철 제조장치로 공급하는 단계를 더 포함한다.
상기 제1차 및 제2차 산화단계에서 생성되는 H2를 회수하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 용철 제조장치에서 발생되는 부생가스를 이용하여 Fe3O4를 환원반응시키고, 환원반응에서 얻어진 Fe는 수분을 이용하여 산화반응시킴에 따라 고순도의 수소를 제조할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 용철 제조장치의 부생가스에서 고순도의 수소를 분리하고, 분리된 수소를 환원로에 재공급함에 따라 환원로에서 철광석의 환원효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 용철 제조장치의 부생가스에서 분리되는 고순도의 수소를 용융로 및 고로에 재공급함에 따라 용융로 및 고로에 장입된 원료의 용융효율을 향상시킬 수 있고, 고순도의 수소를 별도로 포집하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에서는 용철을 제조하는 여러 방법 중 하나인 용융환원제철법에 따라 용철을 제조하는 장치를 예로하여 설명하지만, 본 실시예에서 설명되는 배가스는 용융환원제철법에 따른 용철의 제조과정 중 생성되는 배가스에 한정되는 것이 아니라, 종래의 고로에서 용철의 제조 과정 중 생성되는 배가스를 포함하여 용철을 제조하는 여러 방법의 공정에서 발생되는 부생가스를 모두 포함한다. 이에 따라 본 발명에서 설명되는 용철제조용 로는 고로 및 용융환원제철법에 따라 용철을 제조하는 환원로와 용융로를 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 용철 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 용철 제조장치는 다수개의 환원로(10), 용융로(20), 환원가스 공급관(30) 및 반응기부(100)를 포함한다. 그리고, 필요에 따라 괴성체 저장조(50), 싸이클론(60), 집진기(70), 압축기(80) 및 배가스관(90)을 더 포함할 수 있다.
용철 제조장치는 산지에서 채취한 철광석 및 석탄을 직접 이용하여 용철을 제조한다.
환원로(10)는 철광석을 환원가스에 의해 환원시켜 환원철을 제조하는 수단으로서, 환원로(10)에 철광석을 공급하여 환원로(10) 내에서 철광석을 유동시킨다. 철광석으로는 분철광석을 사용할 수 있고, 필요하면 부원료를 섞어서 사용할 수 있다. 환원로(10)의 내부에는 유동층이 형성되어 철광석을 환원시킨다. 환원로(10)는 제 1 환원로(11), 제 2 환원로(12), 제 3 환원로(13) 및 제 4 환원로(14)를 포함한다. 본 실시예에서는 4개의 환원로를 도시하였지만, 하나 이상의 환원로를 사용할 수 있다.
제 1 환원로(11)는 제 2 환원로(12)에서 배출되는 환원가스로 철광석을 예열한다. 제 2 환원로(12) 및 제 3 환원로(13)는 예열한 철광석을 예비 환원한다. 그리고 제 4 환원로(14)는 예비 환원한 철광석을 최종 환원하여 환원철로 변환한다.
이렇게 철광석은 환원로(10)를 통과하면서 환원 및 가열된다.
환원로(10)에 공급되는 환원가스는 용융로(20)에서 생성되어 배출되는 가스가 환원가스 공급관(30)을 통하여 환원로(10)에 공급되는 것이다. 이때 용융로(20)에서 배출되는 환원가스에 포함된 미분이 비산하는 것을 방지하기 위하여 싸이클론(60)을 설치한다. 따라서 미분은 싸이클론(60)에 의해 포집되어 용융로(20)에 다시 유입된다. 철광석은 환원로(10)에서 환원가스에 의해 환원되어 환원철로 제조된다. 환원철은 괴성체로 제조된 다음, 괴성체 저장조(50)에 저장된다.
괴성체 저장조(50)는 괴성체를 임시 저장하고, 용융로(20)에 괴성체를 장입시킨다.
용융로(20)는 장입되는 괴성체를 용융시켜 용철을 제조하는 수단이다. 그리고, 상기 용융로(20)에는 상기 괴성체와 더불어 석탄충전층을 형성하는 괴상 탄재가 장입된다. 괴상 탄재로는 괴탄 또는 성형탄을 예로 들 수 있다. 성형탄은 미분탄을 가압 성형하여 제조한다. 이외에 필요에 따라 코크스를 장입할 수도 있다.
이렇게 석탄충전층이 형성되었다면 용융로(20)의 내부에 산소를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성하고, 괴성체는 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킨다. 괴성체가 연소대에서 연소됨에 따라 용융되어 용철이 제조되고, 제조된 용철은 용융로(20)의 외부로 배출된다.
제 1 환원로(11)로부터 배가스관(90)을 통하여 배출되는 배가스에는 미분이 포함된다. 따라서 배가스관(90)에 설치된 집진기(70)를 사용하여 미분을 포집하고, 배가스관(90)을 통하여 배가스만 배출한다. 미분이 제거된 배가스는 반응기부(100)로 공급된다.
반응기부(100)는 환원반응과 산화반응이 교대로 이루어지는 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b)가 구분되어 구비된다. 그래서, 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b) 중 환원반응이 일어나는 반응기에는 Fe3O4가 저장되고, 산화반응이 일어나는 반응기에는 Fe가 저장된다. 이때 상기 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b)에서는 환원반응 및 산화반응에 의해 반응 촉매제인 Fe3O4와 Fe가 각각 교대로 생성되어 저장되는 것이다. 물론 최초에는 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b) 중 어느 하나의 반응기에 Fe3O4가 저장되고, 다른 반응기에는 Fe가 저장된 상태일 것이고, 각각의 반응기에서 환원반응과 산화반응이 교대로 이루어지면서 각각의 반응기에 Fe3O4와 Fe가 교대로 존재할 것이다.
그리고, 상기 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b)의 전단에 각각 열교환기(120a,120b)가 설치되고, 상기 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b)에 각각 H2O를 공급하는 수분 공급기(130)를 더 포함한다. 이때 상기 수분 공급기(130)는 상기 각각의 열교환기와 연결되어 산화반응이 일어나는 반응기에 공급되는 수분을 Fe와 반응성이 좋은 기체상태인 스팀(steam)으로 변환시켜 공급시킨다.
상기 열교환기(120a,120b)는 상기 제 1 및 제 2 반응기(110a,110b)에서 산화반응시 발열반응에 의해 발생되는 열을 회수하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b)에서 일어나는 환원반응 및 산화반응이 교대로 반복하여 이루어지는 것을 좀더 상세하게 설명하겠다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 반응기에서 이루어지는 반응을 보여주는 도면이다.
먼저 도 3a은 제 1 싸이클단계에서 이루어지는 반응을 보여주는 도면으로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 제 1 반응기(110a)에서는 환원로(10)에서 배출되는 배가스와 제 1 반응기(110a)에 저장 중인 Fe3O4가 제1차 환원반응을 일으켜서 Fe가 생성된다. 이렇게 생성된 Fe는 다음 싸이클에서 수소생산을 위한 산화반응에 사용된다.
그리고, 제 2 반응기(110b)에서는 수분 공급기(130)에서 공급되어 열교환기(120b)에서 스팀으로 변환된 H2O와 상기 제 2 반응기(110b)에 저장 중인 Fe가 제1 차 산화반응을 일으켜서 Fe3O4와 H2가 생성된다.
이렇게 제 1 싸이클단계가 종료되면 제 2 반응기(110b)에서 생성된 고순도의 H2는 환원로(10) 또는 융융로(20)로 공급하여 철광석의 환원반응에 사용되거나, 별도의 수조 저장조(200)에 수집되어 저장된다.
그리고, 제 1 싸이클단계에서 일어난 반응에 의해 제 1 반응기(110a)에는 Fe가 저장된 상태가 되고, 제 2 반응기(110b)에는 Fe3O4가 저장된 상태가 된다.
이렇게 제 1 싸이클단계가 종료된 다음에 제 2 싸이클단계가 진행된다.
도 3b는 제 2 싸이클단계에서 이루어지는 반응을 보여주는 도면으로서, 도 3b에 도시된 바와 같이 제 2 반응기(110b)에서는 환원로(10)에서 배출되는 배가스와 상기 제1차 싸이클단계에서 생성되어 제 2 반응기(110b)에 저장 중인 Fe3O4가 제2차 환원반응을 일으켜서 Fe가 생성된다. 이렇게 생성된 Fe는 다음 싸이클에서 수소생산을 위한 산화반응에 사용된다.
그리고, 제 1 반응기(110a)에서는 수분 공급기(130)에서 공급되어 열교환기(120a)에서 스팀으로 변환된 H2O와 상기 제1차 싸이클단계에서 생성되어 제 1 반응기(110a)에 저장 중인 Fe가 제2차 산화반응을 일으켜서 Fe3O4와 H2가 생성된다.
이렇게 제 2 싸이클단계가 종료되면 제 1 반응기(110a)에서 생성된 고순도의 H2는 환원로(10) 또는 융융로(20)로 공급하여 철광석의 환원반응에 사용되거나, 별도의 수조 저장조(200)에 수집되어 저장된다.
그리고, 제 2 싸이클단계에서 일어난 반응에 의해 다시 제 2 반응기(110b)에는 Fe가 저장된 상태가 되고, 제 1 반응기(110a)에는 Fe3O4가 저장된 상태가 되어 제 1 싸이클단계 이전의 상태와 동일한 상태가 된다.
상기 제1차 및 제2차 환원단계에서, 제 1 반응기 및 제 2 반응기에 공급되는 배가스는 적어도 CO 가스와 H2 가스가 포함되어 있다. 그래서 제 1 및 제 2 반응기로 공급된 배가스 중에서 CO 가스와 H2 가스가 Fe3O4와 환원반응을 하여 Fe, CO2 및 H2O를 생성한다. 본 환원반응은 아래의 반응식 1과 같이 일어난다.
Fe3O4 + 4[CO, H2] → 3 Fe + 4[CO2, H2O]
그리고, 상기 제1차 및 제2차 산화단계에서, 제 1 반응기 및 제 2 반응기에로 공급되는 H2O가 Fe와 산화반응 하여 Fe3O4와 H2를 생성한다. 본 산화반응은 아래의 반응식 2와 같이 일어난다.
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2
상기와 같은 반응식 1 및 반응식 2의 반응이 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b)에서 교대로 반복하여 이루어짐에 따라 고순도의 수소를 연속적으로 생 산할 수 있다.
전술한 바와 같이 제 1 싸이클단계 및 제 2 싸이클단계가 종료되면 제 1 반응기(110a) 및 제 2 반응기(110b)에서 생성된 고순도의 수소는 환원로(10)로 공급하여 철광석의 환원반응에 사용되거나, 융융로(20)로 공급되어 용융로(20) 내부에 장입된 괴성체의 용융효율을 햐상시키거나, 별도의 수조 저장조(200)에 수집되어 저장된다.
그래서, 본 발명에서는 상기 고순도의 수소를 상기 환원로(10) 또는 용융로(20)로 공급하기 위한 압축기(80)를 더 구비된다. 그리고, 상기 고순도의 수소를 별도로 회수하여 저장하는 수소 저장조(200)가 더 구비될 수 있다.
상기와 같이 배가스를 이용하여 생성된 고순도의 수소는 배가스에 포함된 CO보다 환원력이 좋은 환원가스로서, 본 발명에 따라 생성된 고순도의 수소를 환원로(10) 또는 용융로(20)에 공급하여 환원반응 및 용융을 촉진하기 때문에 종래에 배가스를 환원로(10) 또는 용융로(20)에 재공급하여 CO에 의해 환원반응을 일으킬 때보다 환원력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 용융환원제철법에 따른 용철 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 용철 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 반응기에서 이루어지는 반응을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 환원로 20: 용융로
100: 반응기부 110a,110b: 제 1 및 제 2 반응기
120a,120b: 열교환기 130: 수분 공급기

Claims (18)

  1. 용철 제조공정에서 배출되는 배가스가 공급되어 산화철을 순철로 환원시키는 반응이 일어나는 제 1 반응기와;
    순철에 수증기를 접촉시켜 산화철로 재산화시키고, 수소를 생성하는 제 2 반응기를 포함하고,
    상기 제 1 반응기와 제 2 반응기에는 배가스 및 수증기가 교대로 공급되어 산화철을 순철로 환원시키는 반응과 순철에 수증기를 접촉시켜 산화철로 재산화시키면서 수소를 생성하는 반응이 교대로 수행되는 것을 특징으로 하는 배가스 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 반응기에는 각각 수증기를 공급하는 수분 공급기 및 열교환기가 연결되는 것을 특징으로 하는 배가스 처리 장치.
  3. 철광석을 이용하여 용철을 생산하는 용철제조용 로와;
    상기 용철제조용 로에서 배출되는 배가스가 Fe3O4와 환원반응이 이루어지도 록 하고, 환원 생성물인 Fe를 H2O와 산화반응시켜 H2를 생성하는 반응기부를 포함하는 용철 제조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 반응기부에는 환원반응과 산화반응이 교대로 이루어지는 제 1 반응기 및 제 2 반응기가 구비되는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 1 반응기 및 제 2 반응기에서는 환원반응 및 산화반응에 의해 반응 촉매제인 Fe3O4와 Fe가 각각 생성되는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 반응기부에는 상기 제 1 반응기 및 제 2 반응기의 전단에 각각 열교환기가 설치되는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반응기부에는 상기 제 1 반응기 및 제 2 반응기에 각각 H2O를 공급하는 수분 공급기를 더 포함하고, 상기 수분 공급기는 상기 열교환기와 연결되는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 반응기부에서 생산된 수소를 상기 용철제조용 로에 공급하기 위한 압축기를 더 포함하는 용철 제조장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 반응기부에서 생산된 수소가 별도로 회수되는 수소 저장조를 더 포함하는 용철 제조장치.
  10. 용철 제조장치에서 배출되는 배가스를 이용하여 수소를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 배가스를 공급하여 산화철을 순철로 환원시키는 단계와;
    상기 순철에 수증기를 공급하여 산화철로 산화시키면서, 수소를 생성하는 단계를 포함하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 배가스는 적어도 CO와 H2를 포함하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
  12. 용철 제조장치에서 배출되는 배가스를 이용하여 수소를 제조하는 방법에 있어서,
    Fe3O4가 저장되는 제 1 반응기와 Fe가 저장되는 제 2 반응기를 준비하는 단계와;
    싱기 배가스를 상기 제 1 반응기에 공급하여 Fe3O4를 제1차 환원반응시켜서 Fe를 생성시키고, H2O를 상기 제 2 반응기에 공급하여 Fe를 제1차 산화반응시켜서 Fe3O4와 H2를 생성시키는 제 1 싸이클단계와;
    상기 배가스를 상기 제 2 반응기에 공급하여 상기 제1차 싸이클단계에서 생성된 Fe3O4를 제2차 환원반응시켜서 Fe를 생성시키고, H2O를 상기 제 1 반응기에 공 급하여 상기 제 1 싸이클단계에서 생성된 Fe를 제2차 산화반응시켜서 Fe3O4와 H2를 생성시키는 제 2 싸이클단계를 포함하고,
    상기 제 1 싸이클단계와 제 2 싸이클단계는 반복하여 교대로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1차 및 제2차 환원단계에서,
    상기 배가스는 적어도 CO와 H2를 포함하고,
    하기의 반응식 1에 의해 Fe를 생성하는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
    <반응식 1>
    Fe3O4 + 4[CO, H2] → 3 Fe + 4[CO2, H2O]
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1차 및 제2차 산화단계에서는 하기의 반응식 2에 의해 Fe3O4와 H2를 생성하는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
    <반응식 2>
    3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1차 및 제2차 산화단계에서,
    상기 H2O는 수분 공급기를 통하여 공급되는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 H2O는 기체상태로 변환되어 공급되는 것을 특징으로 하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1차 및 제2차 산화단계에서 생성되는 H2는 상기 용철 제조장치로 공급하는 단계를 더 포함하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1차 및 제2차 산화단계에서 생성되는 H2를 회수하는 단계를 더 포함하는 용철 제조장치의 부생가스를 이용한 수소 제조방법.
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