저탄소 강철에 대해 말할 때의 의미

우리 산업의 역사는 여러 면에서 우리가 활동하는 사회를 반영하며, 산업 혁명 이후 철강 생산은 석탄에 의해 동력을 얻었습니다.

이제 이는 변화하고 있으며, 철강 산업도 사회의 다른 부분과 마찬가지로 이산화탄소 및 기타 온실가스 배출이 심각하게 제한된 미래에 제품과 서비스를 제공하기 위해 변모하고 있습니다.

이러한 변화와 관련된 언어는 아직 발전 중이며, 결과적으로 다양한 이해관계자들이 다양한 표현을 사용하고 있습니다.

이러한 표현들은 종종 혼용되어 사용되지만, 때로는 크게 다른 의미를 가질 수 있습니다. '그린 스틸'이라는 표현의 사용이 점점 다양해지는 것을 어떻게 이해해야 할까요? 일부에게는 이는 정의나 경계가 없는 단순한 마케팅 용어일 뿐입니다.

다른 극단에서는, 이는 지속 가능성의 전체 영역을 포괄하는 인증이 필요한 용어라고 믿는 사람들도 있습니다.

그리고 문제는 그린 스틸에만 국한되지 않습니다. 나의 그린 스틸이 당신의 클린 스틸 또는 제로 카본 스틸인가요? 그리고 넷제로 스틸, 제로 카본 스틸 및 저탄소 스틸 사이의 경계는 어디에 그려지나요?

우리는 이러한 주제에 대해 이야기할 때 무엇을 의미하는지 명확히 해줄 몇 가지 정의를 마련하고 있습니다.

우리 산업은 과거보다 훨씬 낮은 탄소 부담으로 생산되는 새로운 철강 제품군을 개발하고 출시하기 위해 노력하고 있습니다.

저탄소 강철

이 저탄소 강철은 기존 생산보다 현저히 낮은 배출을 초래하는 기술과 관행을 사용하여 제조됩니다.

2021년 현재, 대부분의 철강은 화석 연료 기반 환원제를 사용하여 생산됩니다. 그러나 많은 철강 제조업체가 핵심 제강 공정에서 배출을 크게 줄이는 기술을 구현했거나 개발 중입니다. 예는 다음과 같습니다:

• A o Verde do Brasil은 100% 목탄을 사용하여 저탄소 철강 제품을 생산합니다.

• ArcelorMittal은 벨기에 겐트에 대규모 시설을 건설하여 제철소 폐가스를 에탄올로 전환하고 있으며, 이는 합성 연료 생산을 포함한 다양한 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 유사한 상업 시설이 2018년 중국 Shougang Steel에서 운영을 시작하여 첫 해에 3000만 리터의 에탄올을 판매용으로 생산했습니다.

• 아랍에미리트의 Emirates Steel에서는 제철소에서 발생하는 CO2가 풍부한 가스 흐름에서 연간 최대 800kt의 CO2를 포집한 후, 성숙한 유전에 주입하여 영구 저장합니다.

• 콜로라도에 있는 EVRAZ의 Rocky Mountain Steel은 석탄에서 태양광으로 전환 중이다. 해당 EVRAZ 공장은 단일 고객을 대상으로 하는 미국 최대 규모의 현장 태양광 발전소가 될 예정이다.

• 중국의 주요 철강 제조업체인 HBIS는 120만 톤 규모의 수소 야금 DRI 실증 프로젝트를 건설 중이다. 이 프로젝트는 그린 및 블루 수소 기술을 사용하여 철강 제조 공정에서 CO2 배출 제로로 가는 경로를 탐색할 것이다.

• 미주리주 세달리아에 있는 뉴코어의 마이크로 밀은 풍력 에너지로 운영되는 미국 최초의 철강 공장이다. 이 공장은 철강 회사와 현지 전력 공급업체 간의 파트너십으로, 두 회사 간의 전력 구매 계약 후 공장에 전력을 공급할 예정이다.

• 타타 스틸은 HIsarna 프로젝트를 통해 혁신적인 새로운 제련 기술을 개발 중이다. HIsarna 기술은 코크스로나 응집 설비 없이 철을 생산할 수 있으며, CCS에 이상적인 CO2 농후 배가스를 생성한다.

• 티센크루프 스틸과 니폰 스틸은 가동 중인 고로에서 수소 사용에 대한 일련의 테스트를 시작하여 철강 제조 과정에서 발생하는 CO2 배출을 크게 줄이는 것을 목표로 하고 있다.

이러한 모든 기술을 사용하여 생산된 철강은 저탄소 철강으로 간주될 수 있지만, 현재 저탄소 철강으로 간주되는 것이 2050년에는 규제, 사회적 기대 및 기술이 완전히 변화함에 따라 달라질 가능성이 있다.

우리 업계 및 이해관계자들은 이러한 차세대 생산 기술을 사용하여 생산된 철강을 지칭하기 위해 다른 많은 표현을 사용한다.

우리는 '저탄소 전력'과 마찬가지로 직관적으로 이해하기 쉽고 의미가 명확하다고 느끼기 때문에 저탄소 철강을 선호하고 사용한다.

그린 스틸

그린 스틸은 다양한 주체들에 의해 각기 다른 의미로 사용 및 해석되고 있으며, 종종 보다 환경 친화적인 신제품을 마케팅하는 맥락에서 사용된다. 이는 혁신 기술을 사용하여 제조된 철강, 스크랩에서 생산된 철강, 재사용 및 재제조된 철강, 그리고 탄소 단위 또는 허용량의 상쇄를 통해 배출량이 상쇄된 기존 철강을 지칭하는 데 사용되어 왔다. 이러한 본질적인 명확성 부족과 다양한 의미로 인해 '그린 스틸'은 worldsteel이 사용하는 표현이 아니다.

제로탄소 철강

진정한 제로탄소가 되려면 철강은 CO2 배출 없이 생산되어야 한다. 이는 달성하기 매우 높은 기준이며, 2021년에 이를 달성할 수 있는 생산 기술을 상상하기는 어렵다.

많은 기술이 이를 향해 나아가고 있을 수 있지만, 제로는 절대적인 것이며 잔여 탄소 배출에 대한 상쇄 없이는 달성 불가능할 것이다. 이러한 잔여 배출은 공급망, 탄소계 전극 사용 또는 관련 공정에서의 천연가스 사용으로 인해 발생할 수 있다.

궁극적으로 철강에는 약간의 탄소가 포함되어야 하는데, 이것이 순철과 구별되는 점이기 때문이다. 이 필수 합금 탄소는 화석 연료가 아닌 공급원에서 조달될 수 있지만, 그 존재 자체가 '제로탄소' 철강을 다소 잘못된 명칭으로 만든다.

넷제로 철강/탄소중립 철강

그러나 철강 생산 시 대기로 배출되는 온실가스와 흡수원에 의해 대기에서 제거되는 배출량 사이에 균형이 달성될 수 있다면, 결과적으로 생산된 철강은 넷제로 또는 탄소중립 철강이라고 할 수 있다.

넷제로 철강 생산은 진정한 중립성을 달성하기 위해 다른 부문에서의 상쇄가 필요할 수 있으며, 탄소 중립성을 주장하는 경우 생산자는 경계, 회계 방법론 및 사용된 모든 상쇄의 품질과 신뢰성에 대해 투명해야 하는 것이 중요하다.

화석연료 프리 철강

일부 철강 회사들은 화석연료 프리 철강을 마케팅하기 시작했다. 화석연료 프리 철강은 석탄이나 천연가스와 같은 화석 연료나 화석 연료 유래 에너지를 전혀 사용하지 않고 제조된 철강이다.

모든 화석연료 프리 철강은 저탄소이지만, 모든 저탄소 철강이 화석연료 프리라고 설명될 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 탄소 포집 및 저장(CCS) 설비를 갖춘 시설에서 생산된 저탄소 철강은 여전히 천연가스나 석탄을 사용할 수 있지만 CO2의 대기 배출을 방지한다. 바이오매스가 역할을 한다면, 이는 책임감 있게 조달되도록 하는 것이 중요할 것이다[1].

클린 스틸

클린 스틸은 철강 분야에서 불순물, 산화물, 개재물 함량이 낮거나 금속 내 용존 탄소 함량이 낮거나 초저수준인 철강을 지칭하는 데 사용되는 기술적 표현이다. 이 표현은 일반적으로 사용된다.

탄소 프리

탄소 프리는 또한 철강과 연관 짓기 어려운 표현이다. 결국, 탄소가 없는 철강은 철이며, 철강의 탄소 함량은 특정 배치에서 요구되는 특성을 달성하기 위해 정밀하게 제어된다. 수소 환원 철을 정련 공정을 통해 철강으로 전환하려면 탄소를 첨가해야 한다.

기후 변화 대화는 종종 사회의 탈탄소화 필요성이라는 용어로 진행된다. 우리는 일반적으로 이 표현을 철강 생산을 지칭하는 데 사용하지 않는데, 이는 탈탄소화되어야 하는 것은 철강 생산 공정 자체가 아니라 그 공정에서 발생하는 배출물이기 때문이다.

많은 유망한 혁신 기술들은 여전히 탄소를 화학적 환원제로 사용하지만 유해한 온실가스가 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 것이다. 따라서 우리 업계의 배출량은 궁극적으로 탈탄소화되겠지만, 제철 공정 자체는 그렇지 않을 수 있다.

혁신 기술

혁신 기술은 기존의 고로, DRI 또는 EAF 기술과는 근본적으로 다른 방식으로 저탄소 철강을 생산한다. 개발 중인 혁신 기술의 예로는 수소 환원, CCS 적용, 철광석 전기분해, 일련의 탄소 포집 활용 및 저장(CCUS) 기술, 새로운 제련 환원 공정 등이 있다.

수소

수소는 철강 부문의 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있는 핵심 수단이며, 많은 철강 기업들이 이 기술 옵션을 탐색하고 있다. 수소는 종종 저탄소 특성에 따라 색상으로 구분된다.

저탄소 수소에 대해 말할 때, 우리는 다음을 의미한다:

• 그린 수소는 재생 가능 전력으로 구동되는 물의 전기분해를 통해 생산된다.

• 블루 수소는 증기 메탄 개질 공정과 CCS를 결합하여 천연가스로부터 생산된다.

• 수소는 또한 원자력이나 CCS와 같은 다른 저탄소 전력원을 사용한 전기분해를 통해 생산될 수 있다. 우리는 이 또한 저탄소로 간주한다.

화석연료 기반 수소는 저감 조치가 없는 화석 연료로부터 만들어지며, 주로 다음이 있다:

• 그레이 수소는 CCS 없이 증기 메탄 개질 공정을 통해 천연가스로부터 생산되며, 따라서 CO2가 대기로 배출된다.

• 브라운 또는 블랙 수소는 석탄 가스화를 통해 제조되며 다른 색상의 수소보다 온실가스 배출량이 상당히 높다.

PKU Pioneer의 고객에는 방대특수강기술유한공사, 연원강철 등 청정철강 및 저탄소철강 생산에 새로운 공정을 사용하는 많은 제조업체가 포함된다. 우리가 제공하는 VPSA 산소 플랜트는 해당 철강 생산업체의 에너지 절약 및 배출 저감을 돕고, 일반적으로 철강 생산 라인을 최적화하는 데에도 도움을 준다.

[1] 책임 있는 바이오매스를 인증하기 위한 여러 제도가 존재한다. 예를 들어, 산림 관리 협의회(Forestry Stewardship Council)가 있다.

(WorldSteel에서 발췌)