저전력을 사용하여 트럭을 친환경으로 바꾸는 방법

철강이 전 세계 총 이산화탄소 배출량의 약 8%를 차지한다는 점을 감안할 때, 상업적으로 실행 가능한 더 깨끗한 철강 생산 방법을 찾는 것이 중요한 과제입니다.

작성자: 안드레아스 폴러, 낸시 길리스

2022년 11월 8일

사진 제공: 스카니아

[이 글은 First Movers Coalition 회원들의 시리즈 중 일부입니다. 여기에서 이 이니셔티브에 대한 더 많은 이야기를 읽을 수 있습니다.]

강철은 면도날과 자전거부터 트럭과 풍력 터빈에 이르기까지 수많은 일상 도구를 제조하는 데 사용되는 지구상에서 가장 다재다능한 재료 중 하나입니다. 그러나 이 반짝이고 연성 금속을 제조하는 것은 지난 150년 동안 거의 변하지 않은 지저분하고 구식의 공정입니다. 철강이 전 세계 총 이산화탄소 배출량의 약 8%를 차지한다는 점을 감안할 때, 이를 상업적으로 실행 가능하게 만드는 보다 깨끗한 방법을 찾는 것은 중요한 과제입니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 글로벌 순 제로 목표를 달성하려면 철강 산업 배출량을 2050년까지 최소한 절반으로 줄여야 합니다.

트럭 운송업에서는 강철에 대한 수요가 매우 높으며 차량 한 대당 약 5미터톤의 금속이 사용됩니다. 2021년 전 세계적으로 약 2,300만 대의 대형 버스, 트럭 및 경상용차가 생산되었으며 수요는 증가할 것으로 예상됩니다. 이러한 볼륨은 철강 산업의 변화를 주도하기 위해 해당 부문을 잘 배치합니다.

한편, 더 많은 차량이 전기로 전환되고 있습니다. 예를 들어 Scania는 2030년까지 판매하는 트럭의 절반을 전기화하겠다는 목표를 가지고 있습니다. 그러나 이러한 배터리 전기 자동차(BEV)가 친환경 전기로 운행되므로 제조 공정에서 발생하는 각 트럭의 수명 주기 탄소 배출량 비율은 약 85%. 이는 단 몇 년 안에 선도적인 트럭 제조업체의 탄소 부채가 배기관에서 공급망으로 이동한다는 것을 의미합니다.

그렇다면 기업들은 "친환경 철강"을 어떻게 조달해야 할까요?

문제의 근본 원인을 해결하기 위해 12가지 이상의 다양한 기술이 시험되고 있습니다. 즉, 전통적인 방식으로 강철을 만드는 데는 많은 화석 연료가 사용됩니다. 일부 혁신에서는 전환 연료로 천연가스를 사용하고, 다른 혁신에서는 탄소 포집 및 저장을 사용하여 굴뚝에서 배출되는 것을 차단할 것을 제안합니다. 재생 에너지와 함께 스크랩을 더 많이 사용하는 것도 친환경 옵션입니다. 그러나 약어로 가득한 분야에서 철광석으로 새로운 고품질 평강을 만드는 가장 유망한 기술 중 하나는 "H2 DRI + EAF"로 알려져 있습니다. 초보자에게는 약간의 설명과 철기 시대로의 (매우) 짧은 시간 여행이 필요할 수 있습니다.

약 3,000년 전, 우리 조상들은 철분이 풍부한 암석을 숯불 위에 가열하면 액체 금속이 냉각되면 가단성이 된다는 사실을 발견했습니다. 오늘날 대부분의 철은 동일한 원리를 사용하여 만들어집니다. 원료탄을 사용하여 섭씨 1600도 이상으로 구동되는 거대한 용광로에서 광석(석회 포함)을 녹이면 액체 철이 나옵니다. 문제는 광석에서 방출된 산소가 코크스의 탄소와 결합하여 엄청난 양의 CO2를 배출한다는 것입니다. 이는 생산된 강철 1톤당 1~3톤에 해당하는 가스입니다. 그리고 전 세계 철강 생산량은 연간 20억 미터톤에 가깝습니다.

여기에 DRI(직접환원철)가 등장한다. 코크스는 연소연료인 수소로 대체되는데, 수소는 CO2 대신 H2O를 부산물로 배출하면서 철을 생성한다. 이 공정이 "친환경 철강" 자격을 갖추려면 수소 자체가 비화석 에너지로 생산되어야 하며, 앞으로 살펴보겠지만 그 상당 부분이 필수적입니다. 두 번째 단계는 코크스 없이 철을 다시 가열하여 탄소 함량을 줄여 강철을 만드는 것으로, 이 공정은 1850년대 이후 거의 변하지 않았습니다. 이 단계에서는 EAF 또는 "전기 아크로"가 일반적이고 탄소 집약적인 "기본 산소"로를 대체합니다.

선진국 시장의 대부분의 주요 철강 생산업체가 DRI-EAF 공정을 실험하고 있지만 이 기술은 여전히 ​​비싸고 틈새 시장입니다. 이것이 바로 세계경제포럼(World Economic Forum)의 FMC(First Mover Coalition)가 변화를 만드는 것을 목표로 하는 곳입니다. FMC는 기업의 구매력을 활용하여 전 세계 배출량의 30%를 차지하는 7가지 "감소하기 어려운" 산업 부문을 탈탄소화하기 위한 글로벌 이니셔티브입니다. 이러한 탈탄소화를 달성하기 위한 기술은 초기 단계에 있기 때문에 "퍼스트 무버"는 젊음에 비유하자면 댄스 플로어에 처음으로 등장하여 수요가 있음을 입증하고 이에 합류할 파트너 공급을 장려하는 것입니다.