[철태만상(72)] 철강 탈탄소화, 순환경제를 위한 필수 과제

철을 만드는 기본적인 화학적 지식은 주기율표보다 더 오래됐다. 철광석+석탄=철+이산화탄소라는 공식에서 이산화탄소는 철강 산업을 기후변화의 원흉으로 만들었다. 철강(철-탄소 합금)은 전 세계 이산화탄소 배출량의 약 8%를 차지한다. 철강 산업에 공급되는 전기 생산과 석탄 채굴에 연관된 배출량까지 포함하면 10%가 훨씬 넘는다.

다행히도 제철 과정에서 발생하는 거의 모든 이산화탄소는 기술적으로 제거할 수 있다. 경제적으로도 탈탄소는 실현 가능한 과제다. 문제는 정책이다. 철강 산업의 탈탄소화를 위해서는 우선 배출원을 규명해야 한다. 탄소가 발생하는 것은 철과 산소가 주성분인 철광석을 캐내 산소를 화학적으로 분리하는 초기 단계에서 80% 이상 발생한다.

이 '환원'을 이루기 위해 사용되는 주성분이 석탄이다. 석탄은 엄청난 양의 이산화탄소를 발생시킨다. 이때 철을 강철로 바꾸는 것은 비교적 저탄소 공정이 된다. 그렇다면, 배출을 손쉽게 감축하기 위해서는 철과 철강 제품을 재활용하는 방법이다. 미국의 철강 재활용률은 80~90%나 된다. 철강을 100% 재활용한다는 것은 분해하기 쉬운 제품들을 만들고, 구리 배선과 다른 오염 물질들을 더 쉽게 제거할 수 있다.

탈탄소의 또 다른 주요 요소는 기본적인 자재 효율이다. 건축가들과 구조 공학자들이 설계 당시부터 철강재 사용을 최소화하는 방식도 탈탄소에 도움이 된다. 사회기반시설의 가장 큰 구매자는 각국의 정부다. 자동차 제조사들과 건축 공학 전문가들 역시 마찬가지다. 따라서 정부와 연관 공학자들은 차세대 제철소의 탈탄소화를 위해 대규모 신규 자본 투자가 이뤄질 수 있도록 정부 차원의 지원 정책이 필요하다. 철강은 순환경제의 본보기가 될 수 있지만, 정부가 철강 공급망의 각 단계를 겨냥한 정책을 도입할 때에만 그렇다.
재활용과 자재 효율성은 물리적·물류적·경영적 복잡성을 더해 주지만, 궁극적으로 비용을 줄여도 업계가 자동적으로 이를 채택하지 않을 경우에는 모든 것이 허사가 된다. 정책의 우선적인 과제는 건물과 차량 제조 코드를 개선하고, 철강 소비자들에게 모든 폐기물을 재활용하도록 강요하는 것을 의미한다.

차세대 제철소를 탈탄소화하려면 대규모 신규 자본 투자가 요구된다. 정부 차원의 자금 지원이 필요한데 결코 단순한 일이 아니다. 천문학적인 자금이 요구된다. 기존의 고로 설비는 철과 철강 생산 과정을 염기성 산소로로 대체해야 탈탄소화를 이룰 수 있다.

여기서 주목되는 설비가 바로 철 스크랩을 사용하는 전기로다. 전기로 대체율은 1970년 15%에서 2000년 50% 수준에 도달해 있다. 현재 석탄을 사용하는 고로를 대체하는 방법으로는 저탄소 수소를 이용해 철광석에서 산소를 제거하는 고로와 전기로에서 수행할 수 있는 새로운 전기화학 공정이 있다.

1970년대에 처음 개발된 수소 기반 옵션의 변형은 현재 전 세계 철강 생산의 5%를 차지하지만, 여전히 전통적인 고로보다 설비를 구축하는 데 드는 비용이 비싸다. 추가된 비용은 이산화탄소 t당 약 200~300달러에 달한다. 이 비용은 유럽의 일반적인 탄소 가격의 2~3배이고, 다른 지역의 탄소 가격보다 훨씬 높다. 기후적 관점에서 보면 이 가격은 정당화될 수 있지만, 시장을 촉진하기 위해서는 정책적 개입이 필요하다.

철강의 탈탄소는 지속적으로 높은 탄소 가격에 의해 이익을 얻겠지만, 정말로 필요한 것은 더 크고 더 집중적인 정책 전략이다. 당면한 과제는 기존의 제철소들이 표준으로 삼을 수 있도록 배출 제로에 가까운 새로운 모델을 제시하는 일이다.

김종대 글로벌이코노믹 철강문화원장