스웨덴 기업들은 세계 최대의 탄소 문제 중 하나인 철강 생산을 정리하고 있습니다.

강철은 현대의 필수품입니다. 가전제품과 자동차부터 건물과 교량에 이르기까지 모든 것의 중요한 구성 요소입니다. 그러나 그것을 만드는 것은 거대한 기후 문제입니다. 철강 생산은 석탄을 많이 사용하기 때문에 막대한 양의 탄소 오염을 발생시킵니다. 지구 온난화의 주요 원인인 이산화탄소의 전 세계 배출량 중 최대 10%를 차지하는 것으로 추정됩니다.

이제 탄소 배출이 거의 없는 강철을 만드는 새로운 공정이 스웨덴에서 인기를 끌기 시작했습니다. 북극권에서 남쪽으로 약 60마일 떨어진 곳에 2020년 H2 Green Steel이라는 이름으로 설립된 스웨덴 회사 Stegra가 보덴(Boden) 마을 근처 660에이커 규모의 부지에 세계 최초의 상업용 규모의 “화석 없는” 제철소를 건설하고 있습니다. . 다른 회사의 프로젝트도 진행 중입니다.

Stegra는 강철을 만들기 위해 석탄을 사용하는 대신 일반적인 산업용 가스인 수소를 사용할 것입니다. 이렇게 하면 가장 큰 부산물은 CO2가 아닌 물입니다.

회사 대변인인 Anne Graf는 “아주 구체적인 방법으로 우리는 더 나은 강철을 제공함으로써 물리적으로 CO2 배출을 제거할 것입니다.”라고 말했습니다.

2026년 완공되면 이 공장은 연간 250만톤의 철강을 생산하게 되는데, 이는 엠파이어 스테이트 빌딩 40개를 지을 수 있는 양이다.

“그것은 자동차, 트럭, 건축 자재가 될 것입니다. 식기세척기, 냉장고, 냉동고가 될 것입니다.”라고 Graf는 말했습니다. “철은 우리 일상생활 곳곳에 있습니다. 하루에 얼마나 많은 강철을 보거나 사용하는지 생각해 보면 놀랄 것입니다.”

강철의 더러운 탄소 영향

현재 대부분의 강철이 만들어지는 방식에는 기후 관련 비용이 많이 듭니다.

그 이유는 대부분의 철강 제조업체가 수백 년 동안 동일한 기본 제조법을 사용해 왔기 때문이라고 재료 과학자이자 카네기 멜론 대학교 철강 제조 연구 센터의 공동 소장인 Chris Pistorius는 말합니다.

모든 강철은 전 세계에서 채굴되는 광물이 풍부한 광상인 철광석에서 시작됩니다. 대부분의 철강 제조업체는 코크스라고 알려진 정제된 석탄을 사용하여 용광로에서 철광석을 가열합니다. 석탄의 탄소는 철광석의 산소와 반응하여 더 순수한 형태의 철을 생성한 다음 강철로 만들어집니다. 그러나 이는 또한 원치 않는 부산물인 이산화탄소를 생성합니다.

Pistorius는 “모든 탄소는 과정 중 어딘가에서 CO2로 변합니다.”라고 말했습니다. 그리고 그 CO2는 대기로 방출되어 수백 년 동안 열을 가두어 지구 온난화에 기여하게 됩니다.

이것이 바로 철강이 기후 변화와 관련하여 큰 문제가 되는 이유입니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 이는 전체 이산화탄소 배출량의 최대 10%를 차지합니다.

Stegra의 새 공장은 그 과정에서 석탄을 수소로 대체함으로써 거의 모든 탄소 배출을 제거하는 것을 목표로 하고 있습니다.

스웨덴, 수소 기반 철강의 중심지가 되다

과학자들은 수소가 수십 년 동안 강철을 만드는 데 사용될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 석탄을 사용하기가 어렵고 석탄보다 비용이 더 많이 듭니다. 그 이유 중 하나는 생산에 많은 양의 에너지가 필요하고 저장 및 유통에 특수 장비가 필요하기 때문입니다. 수소로 만든 강철은 현재 기존 석탄 기반 강철보다 가격이 약 25% 더 비쌉니다.

게다가 오늘날 대부분의 수소는 그 자체로 탄소 오염 문제를 일으키는 과정에서 화석 연료에서 추출됩니다.

Stegra는 재생 에너지를 사용하여 물에서 수소를 생산하여 CO2 배출량을 크게 줄일 예정입니다.

Graf는 “당신이 하고 있는 일은 근본적으로 탄광을 전기와 물을 사용하는 시설로 교체하는 것입니다.”라고 말했습니다.

부분적으로는 스웨덴의 독특한 에너지 믹스 덕분에 여기서는 더 쉽게 할 수 있습니다. 스웨덴의 전력망은 거의 전적으로 탄소가 없습니다. 이 나라는 화석 연료가 아닌 수력 발전소와 원자력 발전소에 주로 의존하고 있습니다.

스웨덴의 다른 철강 회사들도 수소를 활용하기 시작했습니다. 인근 룰레오에서는 스웨덴 산업 기업 컨소시엄인 HYBRIT가 2020년 수소 기반 강철에 대한 파일럿 프로젝트를 완료했습니다. 이 그룹은 2026년까지 화석연료 없는 강철의 본격적인 생산을 계획하고 있습니다.

철강업체 Ovako는 최근 일부 운영을 천연가스에서 수소로 전환했습니다. 최근 철강을 압연하여 산업 제품으로 성형하기 전에 가열하는 일부 용광로의 전환을 완료했습니다.

프로젝트 관리자인 Mikael Persson은 그의 팀이 스웨덴 중부에 있는 Ovako 공장 중 한 곳에서 수소를 만들기 위한 장비를 설치하는 데 4년이 걸렸다고 말했습니다.

페르손은 “매우 힘들었다”며 웃었다. “우리는 이런 일을 해본 적이 없습니다….우리는 눈을 가린 채 그 일에 뛰어들었습니다.”

스웨덴 Hofors에 있는 Ovako 공장에서 Persson은 전기를 사용해 물을 수소로 바꾸는 기계인 전해조를 선보였습니다.

커다란 흰색 방 안에는 거대한 이중 A 배터리를 닮은 원통형 탱크 8개가 옆으로 놓여 있습니다. 전류가 각 탱크를 통과하여 물 분자를 산소와 수소로 분리합니다.

“현재의 흐름은 정말, 정말, 정말 높습니다.”라고 Persson은 말합니다.

이 과정에는 엄청난 양의 에너지가 필요합니다. Ovako의 발전소는 최대 용량으로 20메가와트의 전기를 사용합니다. 이는 미국 내 10,000가구에 전력을 공급할 수 있는 양입니다.

Ovako는 대부분 탄소가 없는 그리드를 사용하기 때문에 전해조는 사실상 기후에 영향을 미치지 않습니다.

스웨덴의 청정 전력망은 철강 제조 및 기타 산업에서 수소를 실험하는 기업들에게 매력적인 곳이 되었습니다.

탄소세로 인해 부양됨

그러나 현재 친환경 철강에 대한 투자를 실제로 주도하는 것은 돈이라고 스웨덴 룬드 대학의 Max Åhman 교수는 말합니다.

유럽에서는 강철을 구식 방식으로 만드는 것이 훨씬 더 비싸질 것입니다.

“탄소에 가격을 매기는 EU 시스템이 실제로 작동하기 시작했습니다.”라고 Åhman은 말했습니다.

유럽연합(EU)은 온실가스 배출 기업에 세금을 부과하는 탄소거래제를 시행하고 있다. 향후 10년 동안 전통적인 철강업체에 더 큰 처벌을 부과할 예정이다.

Åhman은 “이런 CO2 가격으로 인해 수소로 만든 친환경 강철은 다소 경쟁력이 있습니다.”라고 말했습니다.

볼보와 BMW 같은 자동차 제조사들은 향후 수십 년 안에 순 탄소 배출량을 0으로 줄이겠다는 자체 기후 목표를 달성하기 위해 스웨덴에서 친환경 철강을 구매하기 위해 줄을 섰습니다.

그리고 수십 개의 유사한 프로젝트가 전 세계적으로 진행되고 있습니다.

Lund University의 환경 및 에너지 시스템 교수인 Lars Nilsson은 이러한 결과가 10년 전에는 쉽지 않은 것처럼 보였다고 말했습니다. 그때부터 그는 HYBRIT 프로젝트 작업을 시작했습니다.

“다른 대형 철강회사들이 이에 대해 웃었던 기억이 납니다. ‘이건 그냥 동화일 뿐이야.’ 하지만 나는 그것이 아주 현실적이라고 생각합니다”라고 Nilsson은 말했습니다. “기술 준비 상태에 대해 논의할 수는 있지만 엄청난 기술적 도약은 아닙니다.”

Nilsson은 스웨덴이 친환경 철강이 가능하다는 것을 증명하고 있다고 말합니다. 그러나 이를 다른 곳에서도 작동시키려면 업계에는 저렴한 청정 에너지가 많이 필요합니다. 그리고 전통적인 철강과 경쟁하는 데 도움이 되는 탄소세와 같은 정책도 있습니다.

“유럽에서 배출권 거래제를 시행하고 있는 것처럼 적절한 탄소 가격 책정이 있고, 저렴한 전기를 이용할 수 있다면 실제로는 좋은 사업입니다.”