미국은 古鐵-전기로 프로세스에 철강산업 운명 걸었다 … 생산비중 90% 구상

美에너지부 철강 脫탄소 전략

4가지 CO2 배출 시나리오
2050 脫탄소 로드맵 만들어
스크랩-전기로 방식이 핵심
조강생산 90% 전기爐 의존
고로 생산은 10% 미만 축소
유럽 수소-환원철 방식과 차별

미국 에너지부(DoE, Department of Energy)는 최근 ①에너지 효율성 ②산업전기화 ③저탄소 연료, 원료, 에너지원(LCFFES, Low Carbon Fuels, Feedstocks and Energy Sources) ④ CCUS(탄소포집 · 활용 · 저장) 등 4대 핵심 축을 기반으로 5대 주요산업(철강, 화학, 식음료, 정유, 시멘트)의 탈탄소화 로드맵을 작성했다.

미국 산업부문의 CO2 배출량은 전체 CO2 배출량의 30% 수준인 13억 6천만톤(2020년 기준)으로, 이 가운데 제조부문이 83%, 非제조부문(광업, 건설업, 농업)은 17% 비중을 각각 차지했다. 업종별로는 화학, 정유, 철강, 광업, 농업, 식음료 순으로 나타났다.

 

미국 에너지부의 철강산업 탈탄소 전략은 조강생산 현황과 에너지 소비구조를 파악하는 것에서부터 출발한다. 미국은 전기로 생산비중이 매우 높고 조강생산 1톤당 CO2 발생량이 1톤에도 미치지 않아 다른 나라 철강산업에 비해 매우 적다. 비교 주요 국가 중에서 조강생산 1톤당 CO2 발생량이 미국보다 적은 나라는 이탈리아 뿐이다.

미국 에너지부는 인구 증가와 경제성장률 예측치를 반영해 2015~2050년 미국 조강생산 증가율을 12%로 전망했다. 그리고 몇 가지 CO2 배출 시나리오를 제시했는데 이 가운데 현상유지 시나리오(BAU)에 따르면 2050년까지 CO2 배출량은 37% 감소할 전망이다. 또 고급 시나리오(Advanced)에서는 같은 기간 CO2 배출량이 80% 줄어들 것으로 예측했다. 고급 시나리오는 전기로 기반의 철강생산, CCUS 기술도입 및 미국 전력망의 탈탄소화를 전제로 한 수치다.

 

가장 공격적인 준(準) 제로 시나리오(Near Zero GHG Scenario)는 2050년까지 CO2 배출량이 0에 수렴한다고 가정한 것인데, 이를 위해서는 CCUS 및 혁신기술을 도입하기 위한 공공·민간 부문의 과감한 RD&D(Research, Development & Demonstration)가 선행되야 한다고 강조했다.

준(準) 제로 시나리오는 2050년 미국의 조강생산량 중 10% 미만만이 고로-전로 공정에 의한 것이고 소량은 수소기반 H2 DRI-EAF 및 철광석 전기분해(MoE) 공정이며, 이를 제외한 대부분은 철스크랩을 주원료로 하는 전기로에 의존하는 것으로 가정했다. 이는 유럽 등 다른 국가들이 수소기반 직접환원철(H2-DRI)을 탈탄소 전략의 핵심 프로세스로 선택한 것과 달리 미국은 스크랩 기반의 전기로(EAF)를 탈탄소 전략의 핵심 프로세스로 삼았다는 점이 가장 두드러진 특징이다.

 

미국 에너지부는 2050년까지 CO2 배출 넷제로를 달성하기 위해 에너지 효율성, 산업전기화, 수소기반 철강생산으로의 전환을 심화하고 발전시켜야 한다고 강조하면서 4대 핵심 축 가운데 저탄소 연료, 공급원료, 에너지원(LCFFES: Low carbon Fuels, Feedstocks and Energy Sources)은 철강산업에서 산업전기화와 상호 밀접하게 연결되어 있으므로 이 두 개의 핵심 축을 묶어서 평가하였다.