미국 철강 산업이 '화석 없는' 산업이 되려면 무엇이 필요할까요?

미국 철강 산업이 ‘화석 없는’ 산업이 되려면 무엇이 필요할까요?

스웨덴 북부 도시 룰레오(Luleå)에 있는 창고 내부에서 헬레나 선드버그(Helena Sundberg)는 더미에서 짙은 회색의 대리석 크기 알갱이 몇 개를 집어듭니다. 이것은 다공성의 벌집 모양의 미세한 구조 때문에 소위 해면철 덩어리입니다.

Sundberg는 이곳에서 “화석 없는” 철강을 시험하는 스웨덴 대기업인 HYBRIT의 현장 및 방문자 관리자입니다. 그녀는 이 철이 언젠가는 강철로 만들어지고 현대의 다양한 품목에 사용될 것이라고 말했습니다.

“유모차는 강철로 덮힌 벽의 건축 자재입니다.”라고 그녀는 말했습니다. “우리는 그것으로 시계를 생산했습니다.”

강철은 전통적으로 다량의 이산화탄소를 배출하는 석탄으로 만들어졌습니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 철강 산업은 전 세계 CO2 배출량의 10%를 차지합니다. HYBRIT는 탄소를 배출하지 않는 일반적인 산업용 가스인 수소를 강철로 만들기 위한 실험실로 4년 전 이 시설을 건설했습니다.

수소는 HYBRIT에서 제강 공정의 핵심 단계인 철광석의 붉은색 펠릿을 거의 순수한 철로 정제하는 데 사용됩니다. HYBRIT 프로젝트를 주도한 스웨덴 철강 제조업체인 SSAB의 최고 기술 책임자인 Martin Pei는 이 공정 뒤에 숨은 기술이 수십 년 동안 알려져 왔다고 말했습니다.

“하지만 안전하게 24시간 내내 작동하도록 하려면…과거에는 누구도 성공하지 못했습니다.”라고 Pei는 말했습니다.

SSAB는 HYBRIT에서 개발하고 연구한 기술을 사용하여 2010년 말까지 석탄 기반 제철소를 대체할 계획입니다. 이를 통해 회사는 스웨덴의 이산화탄소 배출량을 10% 줄이게 됩니다. CO2는 기후 변화의 주요 원인입니다.

“기술적 관점에서 우리는 이것이 효과가 있을 것이라고 확신합니다. 앞으로의 과제는 이를 대규모로 구현하는 것입니다.”라고 Pei는 말했습니다.

Pei는 이 수소 기반 철강 제조 공정이 전 세계 다른 국가로 수출될 수 있다고 예측합니다.

그는 “장기적으로 이것이 대규모로 공개되면 확산될 것이라고 개인적으로 믿는다”고 말했다.

청정에너지를 필요로 하는 새로운 제철방식

수소는 일반적으로 많은 양의 CO2를 생성하는 과정에서 화석 연료로 만들어집니다.

그러나 HYBRIT는 물에 전류를 흐르게 하여 물 분자를 수소와 산소로 분해하는 전기 분해를 통해 수소를 만듭니다. 그리고 북부 스웨덴의 풍부한 수력 발전 덕분에 재생 가능 에너지에서 전기를 생산하기 때문에 탄소 배출량이 거의 없습니다.

Pei는 “우리는 제강 공정을 완전히 탈탄소화했습니다.”라고 말했습니다.

HYBRIT는 철강 제조의 첫 번째 단계로 수소를 사용하여 철광석 펠렛을 처리합니다. 수소는 철광석에서 산소를 제거하여 해면철을 남깁니다. 그런 다음 해면철은 청정 에너지로 구동되는 전기로에서 녹여 강철로 가공됩니다.

전통적인 석탄 기반 제강 공정에서는 다량의 CO2가 발생합니다. 수소의 유일한 부산물은 H20 – 물입니다.

Pei는 SSAB가 증가하는 기후 행동 요구에 대응하기 위해 HYBRIT 공장을 시작하는 데 도움을 주었다고 말했습니다. 여기에는 향후 몇 년 내에 철강 생산업체의 탄소 배출 가격을 인상할 유럽 연합의 배출 거래 시스템과 같은 정책이 포함됩니다.

Pei는 “우리는 사회가 이제 기후 변화로 인한 피해를 이해함으로써 배출량을 줄이는 노력에 더 집중할 것이라는 점을 매우 분명하게 보았습니다.”라고 말했습니다.

Pei는 이런 종류의 강철은 처음에는 만드는 데 더 많은 비용이 들지만 볼보와 같은 일부 고객은 기꺼이 프리미엄을 지불할 의향이 있다고 말했습니다.

“2015년 파리협정 이후 철강을 사용하는 고객들이 이제 이러한 유형의 화석연료 없는 철강을 요구하고 있다는 것이 점점 더 분명해졌습니다.”라고 그는 말했습니다.

전 세계의 깨끗한 철강?

세계 4위의 철강 생산국인 미국을 포함한 다른 국가로 확장하려면 무엇이 필요합니까?

스웨덴 청정 철강 스타트업 Stegra의 최고 성장 책임자인 Kajsa Ryttberg-Wallgren은 자신의 회사가 전 세계 지역을 찾고 있다고 말합니다. Stegra는 화석을 사용하지 않는 유사한 기술을 사용하여 HYBRIT의 파일럿 공장 근처 스웨덴 보덴에 세계 최초의 상업용 규모의 친환경 철강 공장을 건설하고 있습니다.

Ryttberg-Wallgren은 자신의 회사가 근처에 풍부한 재생 가능 에너지가 있는 장소를 찾고 있다고 말하는데, 이는 미국 대부분의 지역에서는 그렇지 않습니다.

Ryttberg-Wallgren은 “일반적으로 미국은 높은 수준의 관점에서 볼 때 모든 조건을 충족하지 않습니다.”라고 말했습니다.

그녀는 풍력과 태양 에너지가 많은 텍사스는 예외 중 하나라고 말했습니다. 그러나 서부 펜실베니아나 오대호와 같은 전통적인 철강 생산 지역은 이에 맞지 않습니다.

“(청정) 에너지원에 가까이 있어야 합니다. 그리고 그들은 오늘날 그들이 있는 곳에 있지 않습니다.”라고 그녀는 말했습니다.

여기에는 피츠버그 인근 US Steel의 Mon Valley Works가 포함됩니다. US스틸 인수를 추진 중인 일본 신일본제철은 US스틸 인수 입찰이 미국 정부의 승인을 받으면 몬밸리에서 생산되는 석탄 기반 철강에 10억 달러를 재투자하겠다고 밝혔다. 조 바이든 대통령과 도널드 트럼프 대통령 당선인은 모두 이 협정에 반대하겠다고 밝혔습니다.

Ryttberg-Wallgren은 미국의 정책이 더 많은 재생 가능 에너지를 장려한다면 수소 기반 강철이 미국에서 더 실현 가능해질 수 있다고 말했습니다.

바이든 행정부는 청정에너지와 청정수소에 대한 보조금을 포함한 2022년 인플레이션감소법 등 재생에너지 친화적인 정책을 성공적으로 추진했다. 또한 두 철강회사가 저탄소강을 개발하는 데 10억 달러를 배정했습니다.

하나는 미시시피에 수소 기반 철강 공장을 건설하려는 스웨덴의 SSAB입니다. 회사에 따르면 이 프로젝트는 여전히 에너지부와 SSAB 사이의 협상 대상입니다.

다른 하나는 오하이오주에 있는 한 공장이 석탄 대신 철광석을 처리하기 위해 천연가스를 사용하는 클리블랜드-클리프스(Cleveland-Cliffs) 공장이다. 초기 계획 단계에 있는 이 발전소는 결국 수소로 전환될 수 있습니다.

Cleveland-Cliffs의 CEO인 Lourenco Goncalves는 올해 초 투자자들에게 수소가 업계의 판도를 바꾸고 있다고 말했습니다.

그는 “앞으로 우리는 수소에 중점을 두고 향후 10년 동안 많은 진전을 이룰 것으로 기대한다”고 말했다.

미국 철강 산업은 대부분의 철강이 전기 아크로의 고철로 생산되기 때문에 이미 다른 국가의 철강 산업보다 탄소 배출량이 적습니다. 그러나 업계에서는 여전히 US Steel의 Mon Valley Works와 같은 전통적인 석탄 기반 용광로를 사용하여 철강의 약 30%를 생산하고 있습니다.

진보적인 싱크탱크인 Rocky Mountain Institute의 수석 연구원인 Nick Yavorsky는 이러한 것들을 청소하는 것은 기후에 좋을 뿐만 아니라 제철소 근처 지역 사회의 공중 보건에도 좋을 것이라고 말했습니다.

환경 단체인 Industrious Labs의 최근 보고서에 따르면 질소산화물(NOx), 이산화황(SO2), 미세먼지(PM2.5)를 포함한 석탄 기반 강철의 오염으로 인해 미국이 연간 최대 130억 달러의 비용을 지출하는 것으로 나타났습니다. 올해의 건강 비용.

Yagorsky는 “이러한 공장 근처에 사는 지역사회는 수십 년 동안 환경 오염에 노출되어 왔습니다.”라고 말했습니다.

트럼프 질문

철강 산업의 이러한 전환은 두 번째 트럼프 행정부의 불확실성에 직면해 있습니다. 트럼프는 바이든의 기후 정책을 ‘사기’라고 불렀고 인플레이션 감소법을 폐지하겠다고 다짐했지만 구체적인 내용은 밝히지 않았습니다.

시에라클럽의 정책옹호자인 권용씨는 이것이 걱정스럽다.

그는 “행정부의 너무 많은 구성원들이 기후변화에 대해 우려하지 않거나 기후변화를 심각하게 받아들이지 않는다고 밝혔기 때문에 이것이 차기 행정부의 우선순위가 되지 않을까 걱정된다”고 말했다.

권씨 등은 철강산업을 청산하기 위해 미국이 할 수 있는 가장 중요한 일은 가능한 한 빨리 재생에너지를 더 많이 구축하는 것이라고 말한다. 회사에 따르면 Boden에 있는 Stegra 제철소는 약 1,000MW를 사용할 것이라고 합니다. 이는 대략 기존 원자로의 출력과 맞먹는다.

Biden 행정부는 청정 에너지에 대한 세금 공제 및 청정 철강에 대한 보조금과 같이 산업계의 배출량을 줄이기 위해 주로 재정적 당근을 내놓았습니다. 유럽은 탄소 규제에 더 많이 의존합니다. 어느 것이 더 낫습니까?

SSAB의 Martin Pei는 두 가지를 모두 갖추는 것이 가장 좋을 것이라고 말합니다.

“이상적으로는 두 가지를 결합하여 작업하는 것이 훨씬 더 강력할 것입니다.”