인도 철강 산업의 탈탄소 기술 경로 현재 발전 현황

인도의 철강 생산 능력은 2030년까지 3억 톤(2017년 인도 국가 철강 정책 제안 기준)으로 증가하고, 2050년에는 5억 톤에 도달할 가능성이 있는 것으로 추정됩니다. 인도 철강 산업은 현재 국가 총 온실가스 배출량의 5%와 제조 및 건설 부문의 결합 배출량의 34%를 차지합니다. 철강 생산이 증가함에 따라 산업의 온실가스 배출량도 증가할 것입니다. '현상 유지' 시나리오에서는 배출량이 2020년 2억 9500만 톤의 CO₂에서 2050년 8억 3700만 톤의 CO₂로 거의 3배 증가할 것으로 예상됩니다. 따라서 인도 철강 산업이 탄소 배출 목표를 제때 달성할 수 있도록 탈탄소 경로를 탐색하는 것이 중요합니다.
현재까지 인도 철강 산업의 청정 기술 솔루션은 아직 상용화되지 않았으며, 최대 연구 및/또는 파일럿 단계에 있습니다.
1. 에너지 효율 개선
에너지 효율 향상은 인도 철강 회사들의 주요 초점이 되어야 합니다. 국제 벤치마크와 비교할 때, 인도의 철강 생산 공정 에너지 소비는 상당히 높습니다. 이는 주로 노후되고 비효율적인 고로의 보편화와 석탄 기반 직접 환원 공정에 대한 높은 의존도 때문입니다.
2. 자원 이용 효율성 향상
자원 이용 효율성 향상은 철강 생산 공정에서 CO₂ 배출을 줄이는 데 도움이 되는 또 다른 중요한 수단입니다. 인도의 철강 수요가 증가함에 따라, 재료 재활용을 장려하는 것은 부정적인 환경 영향을 완화하는 데 중요합니다.
자원 이용 효율성을 개선하기 위한 조치에는 제강 공정에서 고철 사용 증가, 더 높은 품질의 재료를 사용하여 제품 수명 연장, 더 높은 등급의 철강 제품을 사용하여 철강 소비 감소 등이 있습니다. 이러한 조치는 조강 생산 수요를 줄이고 에너지 사용 및 탄소 배출에 긍정적인 영향을 미칩니다.
3. 기술 전환
단기적으로 에너지 효율 및 자원 이용 효율성 개선 조치는 철강 생산 공정의 탄소 배출 및 에너지 소비를 줄이는 데 중요합니다.
중장기적 관점에서 철강 산업은 새로운 저탄소 기술을 채택해야 합니다. 이를 위해서는 현재의 석탄 기반 철강 생산에서 가스 기반 기술로 전환하여 환경 영향을 크게 줄여야 합니다. 경제적 관점에서 천연가스 또는 합성가스를 사용하는 것이 실행 가능한 전환 옵션이 될 것입니다.
인도에서 천연가스의 착륙 비용이 MMBtu(백만 영국 열량 단위)당 약 6~8달러라면, 가스 기반 직접 환원은 석탄 기반 환원 경로와 경쟁할 수 있습니다. 환원제로 천연가스를 사용하는 인도의 일부 직접 환원철(DRI) 공장은 이미 수입 천연가스에 의존하고 있습니다. 예를 들어, Jindal South West(JSW) Steel은 DRI 생산에 100% 수입 천연가스를 사용합니다. 코크스로 가스(COG) 및 COREX 가스와 같은 다른 가스도 인도의 여러 제철소에서 사용됩니다.
4. 심층 탈탄소 기술
철강 생산 공정에서 탈탄소를 달성하려면 단순히 에너지 및 자원 효율을 개선하는 것만으로는 충분하지 않으며, 획기적인 기술인 탄소 포집 기술의 상업적 규모 개발에 초점을 맞춰야 합니다.
제철소 가스에서 CO₂ 제거는 CO₂ 포집과 통합되어 높은 CO₂ 함량의 고품질 가스 공급원을 제공하여 저비용 및 저에너지 CO₂ 포집을 달성할 수 있습니다. PKU Pioneer는 압력 변환 흡착(PSA)과 콜드 박스의 결합 공정을 채택하여 1톤의 CO₂를 포집하는 총 에너지 소비를 2GJ 미만으로 유지합니다. 여기에 CO 분리 제철소 가스 기술을 결합하면 총 비용이 더욱 절감됩니다.
PKU Pioneer는 자체 개발한 구리 담지 흡착제를 사용하여 H₂, N₂, CH₄가 풍부한 공급 가스에서 CO를 효율적으로 정제 하여 최대 99.9%의 순도를 달성합니다. PSA CO 분리 기술은 N₂ 및 CH₄에서 CO를 분리하는 산업적 과제를 해결하며 다양한 공급 가스의 CO 분리 및 정제에 널리 적용되었습니다. 50건 이상의 성공적인 엔지니어링 사례 중에서 PKU Pioneer의 중국 철강 공사(CSC)용 PSA-CO 파일럿 프로젝트가 현재 가동 중입니다. 선진국의 엄격한 요구 사항을 충족한 PKU Pioneer는 2024년에 첫 번째 PSA-CO 정제 공장을 미국에 수출했습니다. PSA CO 정제 기술은 철강 생산의 탈탄소 경로 개발 진행에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 가스 기반 직접 환원철(DRI) 공정에서 분리된 고순도 CO는 환원제 또는 화학 원료로 사용되어 전통적인 석탄에 대한 의존도를 크게 줄이고 탄소 배출을 낮출 수 있습니다. 또한, 수소 활용과 통합되어 철강 산업의 심층 탈탄소에 더 많은 가능성을 제공할 수 있습니다.