영국의 저배출 철강 전환 가속화…러시아-우크라 전쟁으로 비싸진 화석연료 덕분

강철은 전기 자동차, 풍력 터빈, 태양광 패널을 포함한 화석 연료 연소를 끝낼 많은 기술을 만드는 데 필수적이다. 불행하게도, 강철을 생산하기 위해 제조업자들은 수많은 화석 연료를 태워야 한다.

철강부문은 2019년을 기준으로 영국 전체 배출량의 2%를 차지하며 중공업 중 에너지 소비량 2위를 차지하고 있다. 이 에너지의 대략 3분의 2는 석탄에서 나온다.
제철소의 용광로는 코킹 석탄(코크스로 알려진 단단하고 다공성 연료로 전환됨)이라고 불리는 특수한 유형의 석탄을 최대 2000°C의 온도에서 연소시켜 강철 1톤당 약 1.8톤의 이산화탄소를 발생시킨다. 이 방식은 2021년 영국 철강 생산량의 82%를 차지했으며, 그해 전 세계 철강 생산량의 71%를 차지했다.

석탄 기반 제강은 이산화탄소를 포집하여 어느 정도 탈 탄소화할 수 있지만, 다른 산업에서 해당 이산화탄소를 사용하기 위해서는 근처에 적절한 저장 장소가 있거나 충분한 수요가 있어야 한다. 영국 철강 생산량의 절반을 차지하는 웨일즈 포트 탈봇의 용광로는 그렇지 않다.

코로나19 팬데믹이 시작된 이후 석탄 가격이 두 배 이상 올랐고 우크라이나 침공으로 공급에 차질이 빚어졌다. 2021년 영국은 코크스 석탄의 39%를 러시아에서 수입했고, 나머지 대부분은 미국과 호주에서 수입했다.

또 다른 선택은 다른 화석 연료인 천연 가스를 사용하는 것이다. 하지만 2020년 이후로 휘발유 가격도 상당히 올랐다. 최근의 이러한 연료비 인상은 철강 제조 방법에 대한 재평가를 요구했다.

녹색 수소(재생에너지나 원자력으로 발전한 전기를 이용해 물에서 쪼개진 수소)로 제강하면 그 과정에서 화석연료가 완전히 제거된다. 결과적으로, 화석 연료 가격의 상승과 탄소세의 증가로부터 절연될 수 있는데, 이 모든 것들은 최근 몇 년 동안 화석 연료를 사용한 제강을 더 비싸게 만들었다.

영국 철강 산업은 현재 배출 허용량을 무료로 할당받고 있다. 이는 철강 생산자가 지불하는 유효 탄소 가격을 크게 낮추게 한다. 최근 연구는 이 면제가 점진적으로 폐지된다면, 풍력과 태양 전기를 사용하여 생산된 녹색 수소로 제강하는 것이 사실 다른 모든 옵션보다 저렴할 것이라는 것을 의미한다.
녹색 철강

수소는 직접 환원이라고 알려진 과정을 통해 철광석을 해면철이라고 알려진 순수한 형태로 전환시킬 수 있다. 여기에는 수소를 800~1000°C로 가열하여 철광석의 산소와 반응하여 순수한 철과 수증기를 남긴다. 해면철은 그 다음 전기 아크로에서 처리되어 강철을 생산하게 된다.

전기 아크로는 고철을 재활용할 수 있다. 영국에는 직접적인 환원로가 없지만, 이미 고철을 재활용하여 전국 철강의 18%를 공급하는 전기 아크로 5개를 보유하고 있다. 재생 가능한 전기가 이러한 용해로에 전력을 공급하고 해면철 생산에 연료를 공급하는 수소를 생산하는 데 대체된다면 철강 산업의 총 배출량은 0이 될 수 있다.

EU와 영국은 모두 2022년 러시아산 석탄 수입을 중단하겠다고 약속했고, 타타 스틸과 아르셀로미탈과 같은 대형 생산업체들은 이미 공급망에서 러시아산 제품 사용을 중단했다.

높은 가스 및 전기 가격이 일부 산업을 석탄 연소로 되돌리도록 만들고 있지만, 우리의 연구 결과는 녹색 수소가 철강 제조업체에 더 저렴한 대안을 제공한다는 것을 보여준다. 최근 화석 연료 가격에서 녹색 수소를 사용한 직접 환원 제강은 일반적인 25년 프로젝트 수명 동안 가장 저렴한 석탄 기반 옵션(탄소 포집 및 저장 포함)보다 약 15% 저렴할 수 있다고 추정한다.

녹색 수소 및 전기 아크로를 사용한 제강은 많은 전기를 사용한다. 그래서 최근 논문에서 녹색부담금(재생기술 보급에 박차를 가하고 취약계층 고객을 지원하기 위한 재원 마련)과 에너지망 유지비를 없애고 대신 일반과세로 옮겨 산업용 전기요금을 줄이는 방안을 살펴보았다.

이 방법은 영국의 철강 산업을 프랑스와 독일의 철강 산업과 동등한 위치에 놓이게 하는 방안이다. 영국 철강 생산이 완전히 녹색 수소로 직접 감소하는 것으로 전환할 경우 평균 소득세 청구서를 약 68% 증가시켜 약 5.50파운드로 상승시킴으로써 가격 동등성을 달성할 수 있다는 것을 발견했다.

급기야 영국 정부는 에너지를 많이 소비하는 산업에 대해 녹색부담금을 면제하는 것을 고려하고 있다. 그러나 치솟는 화석연료 가격으로 인해 도매 전기요금이 너무 많이 올라 전기요금과 네트워크 유지비를 없애도 요금에 큰 영향을 미치지는 않을 것이라는 지적이다.


김진영 글로벌이코노믹 기자