"그린 스틸" 기술 비교: CO2 감소에 기반한 스코어카드

이 4분짜리 기사는 "그린 스틸에 대한 가이드라인"을 기반으로 하며, 제강의 현재 상태를 기반으로 한 목표인 정량화할 수 있는 CO₂ 감소량에 대해 요약해 놓았습니다.

탄소 포집 및 활용(CCU): 65% CO₂ 감소

현재 철강 산업에는 대규모 상용 CCU 공정이 없지만, 여러 연구 조사 결과 잠재력이 큰 것으로 나타났습니다. CO₂ 배출량의 약 65%를 포집한 다음 이를 처리하고/처하거나 다른 가스와 결합하여 화학 산업에 필요한 탄소 기반 "공급 원료"를 만들 수 있습니다. 문제점: 동일한 양의 화석 연료가 사용되며 동일한 추출 영향 등이 필요합니다.

탄소 포집과 저장(CCS): 60-70% CO₂ 감소

CCS의 경우 CO2는 적절하게 선택되고 관리되는 지하 지질 저장소에 압축, 운송 및 보관됩니다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC)은 저장소가 1,000년 이상 동안 99%의 CO₂를 유지할 가능성이 “매우 높다”고 위해 "매우 가능성이 높다"고 평가하고 있습니다.

그럼에도 불구하고 현재 철강 산업에는 대규모 상업용 CCS 설비가 없습니다. 국제 에너지 기구(IEA)에 따르면 탄소 포집이 2030년까지는 미미할 것입니다: 철강 산업에서 발생하는 연간 CO₂ 배출량의 1%가 포집될 것으로 추정됩니다(16 MtCO₂/year).

일부 배출 전문가들은 화석연료 사용 제로 기술 개발에 있어 큰 비용과 장애물에 직면한 플라스틱 또는 시멘트와 같은 철강 이외의 산업에서 CCS 저장소의 우선순위를 정해야 한다고 말합니다. 이 부문에서는 이산화탄소를 최대 60-70%까지 줄일 수 있습니다.  

스크랩 철강 재활용은 이미 전통적인 철광석 기반 제강보다 훨씬 더 깨끗합니다. 역사적으로 제강에서 가장 크게 CO₂ 오염을 일으키는 부분인 제선 공정을 건너뛰기 때문입니다. 무한히 재활용할 수 있기 때문에 철강이 90%의 재활용률을 보이는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 재활용으로는 현재 전 세계 철강 수요의 25%만 공급할 수 있습니다. 현재 스크랩 기반 제강은 다음과 같은 방법으로 개선할 수 있습니다. 

저탄소 DRI: 10-20% CO₂ 감소 

화석 기반 DRI 대신 저탄소 직접 환원 철(DRI)을 사용하면 DRI의 양과 종류 및 전기 혼합에 따라 스크랩 기반 제강의 이산화탄소 배출량을 10-20%까지 줄일 수 있습니다. 

녹색 전기: 50% CO₂ 감소

화석 연료에서 화석 연료가 없는 전기로 완전히 교체하면 현재의 스크랩 기반 제강 CO₂ 배출량을 절반까지 줄일 수 있습니다. 

바이오콜: 최대 40% CO₂ 감소 

바이오콜은 바이오그린 열분해 및 미가공 바이오매스의 탄화에 의해 생산됩니다. 화석연료 사용 제로 에너지와 바인더를 사용하지 않고 만들면 바이오콜은 탄소 중립 연료입니다. 바이오콜은 미분탄 취입(PCI)을 대체할 수 있지만, 용광로용 코크스를 만들기 위해서는 여전히 석탄을 사용해야 합니다. 또한, 바이오콜은 일반적으로 더 많은 양의 칼륨(K)과 인(P)을 함유하여 강재의 품질을 떨어뜨립니다. 이를 염두에 두고 이 방법을 사용하면 탄소 배출량을 최대 40%까지 줄일 수 있습니다. 

수소 취입: 10-40% CO₂ 감소

용광로의 미분탄 취입은 부분적으로 수소로 대체할 수 있습니다. 이에 따른 이산화탄소 감소는 제한적이며, 기술에 따라 약 10-40%입니다. 

노정 가스 재활용(TGR): 21-25% CO₂ 감소

용광로 에너지 생산 또는 가열 중에 생산되는 노정 가스는 탄소 배출과 수소를 용광로에 다시 공급하여 재활용할 수 있습니다. 예상되는 탄소 감소량은 21-25%입니다. 

서브머지드 아크로(SAF): CO₂ 감소량를 결정할 수 있음

SAF(Submerged Arc Furnaces) 또는 유사한 OSBF(Open Slag Bath Furnaces)는 용광로 제강을 대체할 수 있어 코크스와 석탄의 필요성을 낮출 수 있습니다. 이러한 기술의 주요 장점은 낮은 품질의 철광석을 사용할 수 있다는 점입니다. SAF 및 OSBF는 아직 개발 중이며 철강 산업에서 대규모 상용 공급이 이뤄지지 않았습니다. 추가 개발 및 혁신을 통해 SAF 및 OSBF는 제강 분야에서 CO₂ 배출량을 크게 줄일 수 있었습니다. 

전기 아크로(EAF)를 이용한 화석 기반 직접 환원: 10-40% CO₂ 감소

천연가스 기반 DRI, 석탄 기반 DRI 또는 합성가스(수소와 일산화탄소의 혼합물)로 구동되는 이러한 공정은 기존의 제강에 비해 이산화탄소 배출량을 10-40%까지 줄이는 것으로 추정됩니다. 

전기 아크로(EAF)를 이용한 화석연료 사용 제로 직접 환원(DRI): 거의 CO₂ 제로

철광석 기반의 철강 제조에서 CO₂ 배출량의 가장 큰 감소는 모든 주요 이산화탄소 소스를 녹색 수소 직접 환원 공정으로 대체하는 것에서 비롯됩니다. 화석연료 사용 제로의 직접 환원에서는 화석연료 사용 제로 전기로 생산된 수소를 사용합니다: 태양열, 풍력, 수력 등. 화석연료 사용 제로 DRI의 부산물은 물이며, 이는 수소 생산에 쉽게 재사용되어 폐쇄 루프를 형성할 수 있습니다.

화석연료 사용 제로 제강을 위한 화석연료 사용 제로 직접 환원 철의 기술 개발은 2016년에 시작되었으며 2021년 7월 세계 최초의 화석연료 사용 제로 철강 제품을 생산했습니다.

다른 유망한 CO₂ 감소 제강 기술

위의 요약은 "첨단 기술 성숙도"를 가진 것으로 간주되는 개발 이니셔티브를 다룹니다. 낮은 기술 성숙도를 가진 추가 이니셔티브는 다음과 같습니다:

• 전기 아크로와 결합된 미립자 기반 수소 직접 환원(예: HyREX, Circored). 
• 용융 환원과 결합된 미분 기반 수소 직접 환원(예: SuSteel). 
• 저온에서의 철광석 직접 전기분해(예: Ulcowin, Siderwin). 
• 고온에서의 철광석 직접 전기분해(예: Ulcolysis, Boston Metal).  

2026년: 화석연료 사용 제로 철강재 상용 수량

자동차를 포함한 다양한 산업 분야의 회사들은 시제품 제작을 위해 현재 시제품 공장에서 소량의 SSAB 화석연료 사용 제로 철강을 사용하고 있습니다. 당사의 새로운 화석연료 사용 제로 철강은 현재의 철강과 동일한 물성을 지니고 있기 때문에 고객이 지금까지 매우 간단하게 채택한 것은 놀라운 일이 아닙니다.