[분석] BHP “저렴한 원료쓰는 용해로 방식, 전기 아크로보다 유리”

호주 철광석 생산업체인 BHP는 전기 용해로(ESF) 방식의 철강 생산이 기존의 전기 아크로(EAF)가 직면한 고급 원료 수급을 해결할 수 있는 잠재적 방법이라고 밝혔다.

이는 고로(BF, 용광로) 생산업체가 기존의 하공정(다운스트림) 시설에서 동일한 범위의 강종을 계속 생산할 수 있는 수단을 제공하기 때문이라고 설명했다.

BHP에 따르면, ESF 공정은 고로 지붕을 통해 내려온 전극 주위에 고열을 발생시켜 고체 직접 환원철(DRI)을 용철로 변환하는 방식이다. 이 기술은 일부 금속에는 이미 활용되고 있으나 철강 생산에는 아직 적용되지 않았다. EAF 방식은 대부분 철 스크랩을 사용하여 전체 철강재 생산의 30%를 생산하고 있다.

철광석을 DRI로 전환하는 것은 탄소 대신 수소를 사용, 철광석을 녹이기 전에 철로 전환하는 것이 가능하기 때문에 철강 생산과정에서 탈탄소화 할 수 있는 매력적인 방법이다.
철강 업계의 탄소 배출 억제 노력에 따라 유럽에서의 DRI 용량은 현재 연간 100만t 미만에서 약 4000만t으로 증가될 전망이다. EAF와 ESF는 DRI를 녹이기 위해 전기에 의존한다. 특히 ESF는 약 80~85% 수준으로 금속화된 낮은 등급의 DRI를 사용할 수 있는 유연성을 가지고 있다. 이는 90% 이상 금속화된 고순도 DRI를 사용해야 하는 EAF 요건과 비교된다.

고순도 DRI 공급원료 요구사항은 주로 DRI 공장 운영보다는 EAF 운영의 특성 때문이다. 불순물 수준이 높고 금속화 수준이 낮으면 EAF에서 철 손실이 너무 높아지지만, ESF에서는 다르다. ESF는 서호주 필바라와 전 세계에서 가장 풍부한 철광석 형태인 철광석 미립자에서 추출한 DRI를 사용할 수 있아 더 많은 유연성을 제공한다.

현재 전 세계 해상 철광석 공급량의 3% 만이 EAF 등급 DRI를 만드는 데 적합하다. 따라서 고급 철광석의 희소성은 BHP가 해결하고자 하는 DRI 용량 확장 계획의 근본적인 과제로 보인다.

DRI-ESF가 제공하는 또 다른 가치는 정제를 위해 기본 산소 용광로에 공급할 수 있는 용철 생산이 가능하다는 점이다. 이 용철의 구성은 BF의 생산량과 유사하다. 이는 제철소의 기존 하공정 정제, 주조 및 철강 마감 인프라에 완전히 통합할 수 있다는 점에서 매우 중요하다.

이를 통해 자본을 절약하고 운영 위험을 줄이면서 고객에 대한 하공정 물류를 보존할 수 있다고 BHP는 설명한다.

다만, DRI-EAF 철강 생산 방식은 자동차 부문에서 사용되는 것과 같은 고품질 철강을 생산하는 데 어려움이 있다. 이 한계는 일반적으로 EAF 경로보다 탄소 배출량이 높지만 더 높은 등급의 강철을 생산하는 BF 철강 생산 경로에서 멀어지는 것을 억제한다.

ESF에서 생산되는 슬래그는 시멘트 대체재로 적합하며 폐기할 필요가 없다. BHP의 추정에 따르면 배출 집약적인 시멘트 생산을 대체하면 ESF에서 생산되는 열간 금속 1톤당 150~200kg의 이산화탄소를 절감할 수 있다.

슬래그는 철강 생산에 사용되는 용광로에서 나오는 부산물이지만 EAF 슬래그는 시멘트 대체에 적합하지 않아 일반적으로 폐기된다. BHP의 DRI-ESF 기술 시험은 공급망에서 범위 3의 배출을 줄일 수 있는 방법이다.


김진영 글로벌이코노믹 기자