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이 부문을 개선하고 발전시키는 인재는 플라이샨델(Fleischanderl)이다. 그의 열정은 실질적인 것이며, 이는 탄소배출을 감소하기 어려운 부문이 글로벌 배출 목표를 따라잡기 위해 고군분투하고 있다.
철강부문의 글로벌 플랜트 엔지니어링 회사인 프라이메탈스 테크놀로지(Primetals Techonolgies)는 미쓰비시 중공업(MHI) 그룹의 회원이다. 한국에는 현대제철 당진공장 연속주조기에 설치된 냉각시스템을 설치한 기업으로 잘 알려져 있다.
프라이메탈스는 최근 오스트리아 뵈스트알피네 제철소에서 수소 기반의 미세광석 감축(HYFOR) 파일럿 플랜트를 출시하면서 뉴스에 등장했다. 이 뉴스는 하이포(HYFOR)와 같은 배출감축 전략에 대한 부문의 필요성을 강조했다.
프라이메탈스에 따르면, 석탄을 에너지원으로 사용하는 전 세계 많은 공장들은 철강 t당 3t 이상의 이산화탄소를 배출하며, 탄소 총 배출량은 전 세계 온실가스 생산량의 7~10%에 달한다고 지적하고 있다.
플라이샨델은 철강 생산 과정뿐만 아니라 탄소 순 제로 목표를 달성하기 위해 직접 감축의 중요성을 설명하면서 철강 공정에 철광석 산화물을 줄일 수 있는 세 가지 방법이 있음을 강조한다.
그는 수소 또는 전자(전기 분해), 고철은 저공해 대안이며, 고철은 전기로에서 다시 녹을 수 있다. 펠레테화는 코킹 플랜트와 용광로를 통해 강철을 생산하는 지배적인 방법이라고 말한다.
그는 또 현재 직접 감축 플랜트는 50% 탈탄소화할 가능성이 있는 천연 가스를 기반으로 하지만 이는 중간 목표일 뿐이며, 2050년까지 순 탄소제로를 달성하려면 천연가스를 저탄소 수소로 교체해야 하는 것이 바로 하이포(HYFOR)프로젝트라고 밝혔다.
2019년 프리메탈스 테크놀로지(Primetals Technologies)가 처음 발표한 하이포 프로젝트는 이제 실험실 규모의 테스트에서 실증시험에 이르기 전 단계(파일럿 플랜트 단계)로 이전했다.
플라이샨델은 “실험실 규모가 다양한 기술로 직접적인 탄소감소에 대한 많은 시뮬레이션 작업을 포함했으며 유동적인 기술을 포함했다. 이러한 데이터를 바탕으로 파일럿 플랜트를 설계했다. 궁극적인 의도는 단계적으로 산업 규모의 공장으로 이동하는 것”이라고 말했다.
오스트리아에 본사를 둔 파일럿 플랜트는 오스트리아 정부의 일부 지원을 받았다. 이 프로젝트는 다양한 유형의 철강생산에 대한 첫 번째 성공적인 테스트를 완료했다. 이제 프로세스를 완성하기 시작하고 2년 이내에 시험제작 원형(prototype) 플랜트를 건설할 준비가 될 것이라고 한다.
기존의 직접 환원 플랜트(100% 수소에 의한 Midrex 공정이 기반 된 공장)와 달리 하이포는 유동적인 침대 기술 기반이므로 먼저 물질을 펠릿(철정)화하지 않고도 철광석을 직접 사용할 수 있다.
하이포 공정의 최종 제품은 스폰지 철(DRI/HBI)로 장거리 배송이 가능하며, 낮은 탄소 강도로 전기 아크로에서 철강재를 만들거나 석탄사용을 낮추기 위해 기존 용광로의 공급 원료로도 사용할 수 있다.
플라이샨델은 실험실 스케일에 성공한 후, 팀이 파일럿 단계에 투자할지 여부를 결정해야 하는 지점에 도달했다고 설명한다. "녹색 불빛이 켜졌고 파일럿은 올해 4월에 의뢰되었다. 5월부터는 첫 번째 캠페인을 진행하고 있다"고 말했다.
그는 또 "우리는 여전히 공장을 최적화하고 있지만 공장이 작동한다고 분명히 말할 수 있다. 100% 수소에 대한 감축 캠페인을 진행하고 있으므로 탄소감소 공정에 화석 연료를 사용하지 않는 수소와 전기 에너지만 있다"고 강조했다.
플라이샨델은 "이미 개발 중인 모델(Prototype) 구축과 협업 파트너 결정, 그리고 엔지니어링을 확장하는 다음 단계를 기대하고 있다"면서 "완전히 상용화된 공장은 시간당 최대 250t(DRI/HBI)을 가동하므로, 2025년에 상용화 단계에 진입할 수 있다"고 말했다.
철강 부문의 탈탄소화와 관련하여 플라이샨델은 "증가하는 철강 수요를 충족하기 위해대규모 생산설비 투자가 필요하며 탄소배출량을 크게 줄일 것"이라고 강조했다.
또 "2050년에는 20억t 이상의 철강생산을 이뤄 재료의 효율과 주도권을 제공할 것이며, 현재 수소와 CCUS(탄소 포집 저장 및 활용기술)는 가장 유망한 기술이지만 개발에는 시간이 걸릴 것"이라고 말했다.
프라임할은 바이오 에탄올과 같은 기본 화학 물질로 탄소가 풍부한 폐기물 가스를 발효하기 위해 미생물을 사용하는 미국 생명공학 회사에도 투자하고 있다.
연구팀은 슬래그와 같은 부산물을 사용하여 시멘트 산업을 탈탄소화하는 동시에 폐열에서 에너지를 회수하는 방법을 조사하고 있다. 또 다른 혁신인 Arvedi ESP는 철강 주조라인에서 압연부문에 직접 연결하여 슬래브를 재가열하지 않아 탄소 배출량을 최대 40% 절약하게 된다.
플라이샨델은 "수소가 차량에 전력 공급원으로 사용되기 이전에 먼저 철강과 같은 섹터에 제공돼야 한다고 생각하며, 우리 업계에서는 1t의 수소가 최대 26t의 이산화탄소 엠시온을 감소시킬 수 있고, 운송 응용 분야는 6t에 불과하다"고 밝혔다.
그는 또 "흑백 논리는 아니지만 수소의 출발점은 탄소 배출이 감소되기 어려운 산업부터 탈탄소화시켜 세상에 더 큰 이익을 제공해야 된다는 생각"이라고 말했다.
김종대 글로벌철강문화원 원장
