합성가스 활용, 철강 생산 CO₂ 배출 2~4% 감축 가능

칼스루에 공과대학교(KIT)와 SMS 그룹의 연구진이 개발한 새로운 공정이 전 세계 철강 생산 CO₂ 배출량을 매년 수백만 톤씩 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

이 공정은 고로 기술을 업그레이드하여 파일럿 플랜트에서 배출량을 2~4% 줄이는 데 성공했다. 이 방법은 산화철 감소를 돕기 위해 합성 가스를 사용하여 잠재적으로 상당한 양의 코크스를 절약하고 CO₂ 배출을 억제할 수 있는 방식이어서 철강 업계의 주목을 받고 있다.

KIT 화학기술 및 고분자화학연구소(ITCP)의 올라프 도이치만 교수는 "전 세계 이산화탄소 배출량의 약 8%가 철강 산업에서 발생한다는 사실을 즉각 개선해야 된다는 시급성을 강조해왔다.

도이치만 교수는 새로운 수소 기술이 널리 채택되기까지 시간이 필요하다는 점을 인정하면서도 기후 중립적인 미래를 위한 새로운 수소 기술의 잠재력을 인정하면서 신속한 변화의 필요성을 강조했다.
기후 위기의 시급성을 강조하는 도이치만 교수 연구팀은 SMS 그룹, 폴 뷔르트 엔트위클룽겐, KIT의 스타트업 오메가닷과 협력하여 기존 공장에 적용할 수 있는 실행 가능한 솔루션을 공개했다.

도이치만 교수는 적당한 투자로 기존 용광로를 개조하면 전 세계적으로 이산화탄소 직접 배출량을 크게 줄일 수 있을 것으로 예상하며 상당한 영향을 미칠 것으로 전망했다.

이 혁신적인 공정은 철 생산에서 수소와 일산화탄소의 혼합물인 합성 가스를 활용하여 용광로 내에서 산화철 환원을 촉진하는 것으로 초점을 전환함으로써 기존 방식과 차별화해야 한다.

이를 위해서는 기존 공장의 카우퍼 히터를 개조하고 건식 개질이라는 공정을 통해 코크스 오븐 가스에서 나오는 메탄, CO₂, 고로 가스를 합성 가스로 전환해야 한다. 이때 필요한 고온은 주로 고로의 공정 열에서 공급된다.

파일럿 플랜트에서 SMS 그룹과 긴밀히 협력하고 있는 ITCP의 필립 블랑크는 상당한 이점에 주목하고 있다. 합성 가스를 활용하면 생산된 철강 톤당 코크스 소비량이 크게 줄어들어 특정 CO₂ 배출량이 최대 12%까지 현저히 감소할 수 있다는 결과를 얻었다.

이 실험의 성공적인 시연 및 검증은 자를란트주 딜링거 휴텐베르케에서 이루어졌다. 정밀한 시뮬레이션 및 시각화용 소프트웨어를 사용하는 오메가 닷 소프트웨어 & 컨설팅 GmbH와 협력하여 이루어졌다.

SMS 그룹, 딜링거 후텐베르케, 자르스탈이 운영하는 이 파일럿 플랜트는 이산화탄소 배출량을 크게 줄인 철강 생산을 목표로 하며, 철강 산업 혁신의 첫 번째 단계가 될 것이다.

SMS 그룹 리서치 부서의 질 카스는 철강 산업 재편의 첫걸음으로 제철소 내 이 선구적인 프로세스의 통합을 강조하고 있다.


김진영 글로벌이코노믹 기자