탈탄소(decarbonization)에는 제조업 이산화탄소(CO2) 배출량 가운데 40%를 차지하는 철강업계의 대처가 필수적이다. 일본, 한국 등 철강 강국들은 고품질의 자동차용 강판 등을 지금처럼 생산을 유지하면서 탈탄소를 실현시킬 수 있는 혁신적 기술개발이 필수적이다.

포스코(POSCO), 현대제철 등의 한국이나 일본 철강 대기업들은 고로(高爐, Furnace) 생산을 주력하고 있다. 철광석(Iron ore)과 석탄으로 만드는 코크스를 반응시켜 산소를 제거하고, 순도가 높은 철강재를 뽑아ㅣ내는 제조법이 고로접이다. 그 과정에서 많은 이산화탄소가 발생한다.

일본의 경우, 철강 대기업들은 이산화탄소 배출량을 2030년에 2013년 대비 30%를 줄이고, 2050년에는 실질 제로화 한다는 목표를 가지고 있지만, 고로중심의 생산 체제로는 달성하기가 쉽지 않다.

세계의 철강 메이커들은 탈탄소 기술로 전로(電爐)가 있는데, 이는 주로 고철(steel scrap)을 이용한다. 또 직접환원제철, 수소 활용, 탄소 포집, 활용, 저장기술(CCUS, carbon capture, utilization, and sequestration) 등이 있다.

한국과 유럽에서는 ‘수소환원제철(Hydrogen Reduction)’의 실용화를, 미국에서는 고품질의 철 스크랩(고철) 전로 제철에서 친환경화를 진행시키는 등 국가 특성에 따라 대응에 차이가 나고 있다.

고로방식 제강(steel making)이 중심인 일본의 경우, 현재 철강업계에서 탄소중립(Carbon Neutral)을 실현할 수 있는 기술이 정해져 있지 않은 것으로 알려져 있다.현재 일본에서는 미관이 협력한 수소 제철 등의 연구개발과 함께 철강 메이커들에 의한 대형 전로 도입계획과 재생에너지 조달 등의 이산화탄소 배출 삭감 대책이 병행되고 있다고 요미우리신문이 31일 전했다.

일본에서는 우선 설비를 전로로 전환하는 움직임이 나타나고 있다. 전로는 철 스크랩을 전기의 열로 녹여 철을 만드는 방법으로 이산화탄소 배출량을 고로의 1/4 정도로 줄일 수 있는 장점이 있지만, 고품질의의 철강재 생산에는 한계가 있는 것이 단점이다.

세계적으로 제조 과정에서 이산화탄소 배출양이 적은 원재료를 선택하는 흐름이 강해지고 있어, 전로의 활용으로 대응해 보겠다는 일본 업계의 의중으로 보인다.

예를 들어 일본 제철은 효고현에서 전로의 상업운전을 시작했다. JFE 스틸은 오카야마현의 고로 1기를 휴지하고, 대형 전로를 신설할 방침인 것으로 알려졌다.

다만 전로의 운전으로 화력발전의 전기를 대량으로 소비할 경우, 탈탄소의 효과는 작아질 수밖에 없다. 또 전기세 급등으로 비용 상승의 우려도 내재되어 있다.

또 전로에서는 원료인 철 스크랩에서 구리(Cu) 등 불순물을 제거하기 어려워 현재로선 고품질이 요구되고 있는 자동차요이나 가전용 강재 생산에는 적합하지 않은 것도 문제점이다.

따라서 일본에서는 전로로의 전환은 과도기 대책으로 규정하는 것으로 보인다.

비장의 카드라고 할 수 있는 것이 ‘수소를 사용하는 새로운 제철 기술’이다. 철광석과 수소를 반응해 산소를 제거하는 제조법으로 CO2배출량을 대폭 줄일 수 있다.

관민 차원의 대처가 무엇보다 중요하다. 일본 닛테스와 IFE 스틸, 고베제강소 등 3개사는 ‘수소활용’을 위한 협력을 시작했다. 투자액은 약 4300억 엔(약 4조 1,417억 원)으로 약 40%를 정부가 지원할 계획이라고 한다. 2040년대 중반에 실용화를 목표로 삼고 있다. 문제는 기술 확보이다. 코크스에 비해 철을 꺼낼 수 있을 때까지 충분한 노내(爐內) 온도를 올리기가 어렵다. 설령 기술이 확보된다고 해도 대규모의 설비 투자가 기다린다.

철강업의 탈탄소는 세계적인 과제이다. 중국과 유럽도 수소제철 연구개발에 대규모 지원을 하면서 경쟁이 격화되고 있다. 한국이나 일본 철강업계에서도 고급강(High Grade Steel) 생산에 주력해왔다. 탈탄소를 실현시켜가면서도 고급강 생산을 주도할 수 있는 철강 제조업의 토대를 마련하기 위한 민관 협력이 절실하다.