○ 중국 철강사의 수소 기반 제철기술은 연구 중심단계에서 점차 활용 중심단계로 진입
연구 중심
[보무(Baowu) 그룹] '19년부터 원자력 에너지 활용 수소 기반 제철기술 공동 개발
- '19년 초 중국원자력공사 및 칭화대학교와 파트너십을 맺고 원자력을 사용하여 제철공정에서 화석연료를 대체하는 수소생성 기술을 공동으로 개발 중
[Jiuquan Steel] 중국 북서부에 위치한 중형철강업체로 '19.9월 새로운 수소 기반 제철 기술을 연구하기 위해 연구소를 설립
- 연구소에서 실험실 연구 후 파일럿 플랜트 건설 예정
활용 중심
[Rizhao Steel] '20.5월 초에 수소 기반 연간 50만톤(0.5Mt/a) DRI 생산 프로젝트 개시
- 비닐 아세테이트를 만들기 위한 천연가스 기반 공정의 부산물에서 추출된 수소 사용
[건룡(Jianlong) 그룹] '19.9월 수소와 석탄을 사용하는 연간 30만톤(0.30Mt/a) 용융환원플랜트 건설공사에 착수하였으며 총 투자액은 RMB10.9억
- 중국에서 다섯번째로 큰 철강업체인 건룡 그룹도 수소 기반 제철기술 개발에 합류
- 건룡그룹은 북경과기대학 등과 공동으로 개발 중이며, 공정에서 오염물질 배출이 심한 과정을 없애고 친환경적인 철강 생산
- COG(코크스오븐 가스)에서 수소를 추출하고 '20.10월에 첫 생산 예정인데, 목표는 ▶고로 대비 오염물질 배출량 50% 이상 감소, ▶제조원가 톤당 RMB500 절감, ▶유해 불순물 90% 감소, ▶노동력 60% 감축
[제철소 가스의 구성, 부피 및 발열량]
Wet basis (vol%) | COG | BFG | BOFG |
CH4 | 23.04 | - | - |
H2 | 59.53 | 3.63 | 2.64 |
CO | 3.84 | 22.34 | 56.92 |
CO2 | 0.96 | 22.10 | 14.44 |
N2 | 5.76 | 48.77 | 13.83 |
O2 | 0.19 | - | - |
H2O | 3.98 | 3.15 | 12.16 |
Other HC | 2.69 | - | - |
부피 Volume [Nm3 per t l.s.] | 166 | 1,467 | 82 |
발열량 Lower heating value (wet) [MJ Nm-3] | 17.33 | 3.21 | 7.47 |
* 출처: Minimizing CO2 emissions with renewable energy: a comparative study of emerging technologies
in the steel industry by Marian Flores-Granobles and Mark Saeys
[하북강철(HBIS) 그룹] '19년 말 연간 120만톤(1.2Mt/a) 수소 기반 철강공장을 건설하겠다는 포부를 발표
- '19.7월부터 하북강철과 이탈리아 테노바(Tenova)사*는 수소환원제철의 신기술 개발 및 적용에 관한 교류와 조사에 착수해 11.22. MOU를 체결하고 기술 준비 중
* 테노바(Tenova): 수소에너지, 이산화탄소 포집관련 풍부한 경험을 가진 선도회사
- 주요 검토 기술은 저비용 수소 생산, 코크스 가스 정제, 가스 정화, 수소환원 제철, CO2 추출 등
- 이 공장이 가동되면 산업생산규모에서 수소 기반 기술을 사용하는 최초이자 최대 규모의 실제 공장이 될 것임
○ 수소가 광범위하게 사용되기 전 풀어야 할 숙제
- [가용성] 일부 분석가 보고서에 따르면, 전 세계 수소생산능력은 연간 약 7000만톤(70Mt/a)이고, 중국 비중은 전체의 1/3. 그러나, 중국에서 생산된 수소의 대표적 용도는 화학산업과 운송용으로 기존 수소생산능력은 철강산업을 지원하기에 충분하지 않음
- [비용/가격] 중국의 현재 수소가격(약 RMB6만/톤, 7800유로/톤)을 고려할 때, 수소 기반 제철 기술의 에너지 비용은 전통적인 고로 기술의 5배 이상임
⇒ 따라서 수소 기반 제철이 실행 가능한 솔루션이 되기 위해서는 수소 생산량과 가격문제 해결이 선행되어야 하며 이를 위해 많은 철강회사 및 수소 생산 회사의 참여와 정부의 정책자금 필요
○ 탈탄소화를 지원하는 중국 배출권 거래 시스템
- 탈탄소화는 중국 철강산업의 핵심과제로 '19년 중국은 9억9600만톤의 조강을 생산했으며 이 중 약 7억8000만톤(78%)은 석탄을 주요 에너지 원으로 사용하는 철광석에서 생산되었음. 나머지 22%는 철스크랩에서 생산
- '11년부터 중국의 몇몇 철강사들이 중앙정부의 탄소배출권 거래 시범시스템에 참여 중
- '17.12월 중국은 발전부문에 처음으로 탄소배출권 거래 시스템을 공식적으로 도입. 철강산업도 조만간 탄소거래 시스템이 확대 적용될 것이며, 이는 철강업체들이 수소와 같은 저탄소 에너지에 더 많은 자원을 할당하도록 유도할 것임
○ 세계철강협회는 전 세계적으로 철강사들이 함께 노력하면 새로운 탄소중립 기술이 나타날 것이라고 확신하며 언제 이런 일이 일어날 수 있는지가 관건이 될 것이라고 전망
○ [종합] 중국철강사들의 친환경 수소 기반 철강공정은 연구 단계를 거쳐 일부 선도철강사의 경우 활용 단계로 진행 중
- 전 세계 철강생산량과 CO2 배출량의 절반 이상을 차지하는 중국철강산업의 탄소중립을 위한 움직임은 주목의 대상
- 수소의 석탄 대체, 에너지 소비구조 변화 등의 실현은 생산공정에서 환경오염 및 CO2 배출문제를 해결하기 위한 기술적 방향으로 주목 받고 있으며, POSCO는 기존 고로와 FINEX에 적용 가능한 수소활용 CO2 저감 기술을 개발 중
- 철강산업이 친환경화를 추진하는 과정에서 전통적인 탄소제철공정을 수소제철공정으로 전환하는 글로벌 철강사들의 동향에 대해 지속적인 모니터링 필요