[핫이슈] 철강수요 향후 수십년 증가…CO₂ 2050년 50% 감축해야-IEA

국제에너지기구(IEA)는 <Iron and Steel Technology Roadmap>을 주제로 한 보고서를 내고 세계적인 에너지와 기후 목표를 충족시키기 위해서는 2050년까지 철강 산업에서 배출되는 배출량을 최소 50%를 감축해야 한다고 강조했다.

이를 위해 재활용이 가능한 고철을 통한 생산 비중 확대, 수고 기반의 DRI, 혁신적인 용광로 기술, CCUS(사용 및 저장), 바이오 에너지, 직접 전기화 등과 관련된 기술 개발 및 배치를 CO₂ 배출량을 감소하기 위한 수단으로 지목했다.

인도는 특히 2050년까지 전세계에서 생산되는 철강의 5분의1을 차지할 것으로 예상하면서 CO₂ 배출 감소와 관련한 기술 개발이 이어질 것으로 판단했다. IEA는 전세계적인 CO₂ 저감 목표는 정부의 적극적인 지원이 필수적으로 동반돼야 한다고 했다.

보고서는 앞서 전 세계 철강 수요는 향후 수십 년 동안 증가할 것으로 전망하고, “철강은 사회 및 경제 복지 수요를 충족시키기 위한 수요가 증가할 것”이라며 “이러한 수요를 충족시키는 것은 경쟁력을 유지하면서 보다 지속 가능한 길을 모색하고 있기 때문에 철과 철강 부문에 도전 과제를 안겨준다”고 강조했다.

보고서에 따르면 철강은 현재 전 세계 에너지 수요의 약 8%를 차지하고 있다. 이 곳에서 발생하는 CO₂ 배출량은 전체 7%(공정 배출 포함)를 차지하고 있다. 철강 생산자는 혁신, 저탄소 기술 배치 및 자원 효율화를 통해 에너지 소비와 온실 가스 배출량을 줄이고, 보다 지속 가능한 제품을 개발하고, 경쟁력을 강화할 수 있어야 한다고 제언했다.

철강은 우리 사회 깊숙이 뿌리를 내리고 있다. 가정, 학교, 병원, 다리, 자동차, 건설 등을 아우른다. 철강은 또 에너지 전환에 필수적인 재료가 된다. 즉, 태양 전지판, 풍력 터빈, 댐, 전기 자동차가 모두 철강에 의존하고 있다. 1970년 이래로 전 세계 철강 수요는 3배 이상 증가했다. 경제성장, 도시화 등으로 더 많은 소비가 이루지고, 인프라가 구축되면서 수요는 계속 늘어나고 있다.

철강업종은 중공업분야에서 CO₂ 배출량 1위, 에너지 소비량이 2위인 산업이다. 철강은 연간 2.6기가톤의 이산화탄소(CO₂)를 배출하고 있다. 전 세계 에너지 시스템에서 배출되는 총량의 7%, 모든 도로에서 배출되는 양보다 많다.

철강 부문은 에너지 수요의 약 75%를 제공하는 석탄을 가장 많이 소비하고 있다. 석탄은 열을 발생시키고 코크스를 만드는데 사용되는데, 이것은 철광석에서 강철을 생산하는데 필수적이다.

전 세계 철강 수요는 2050년까지 3분의1 이상 증가할 것으로 예상된다. 코로나19의 위기는 글로벌 공급망에 충격을 줬다. 올해 전 세계 조강생산량은 2019년 대비 5% 감소할 것으로 추정된다. 중국은 유일하게 급증할 것으로 예상되고 있다.

철강산업은 단기적으로 세계적인 불황 이후 견실한 성장 궤도로 돌아갈 전망이다. CO₂ 배출량은 에너지 집약도가 낮은 2차 생산의 비중이 높음에도 불구하고 2050년까지 연간 2.7기가톤의 배출량을 기록할 전망이다. 현재보다 7% 증가한 수치다.

철강은 오늘날 사용되는 가장 고도화 된 재활용 원자재 중 하나다. 철광석은 전 세계 제철소의 원료 사용량 중 70%를 차지한다. 나머지는 철스크랩(고철) 형태로 공급된다. 고철로 철강을 생산하는 데 필요한 에너지는 철광석의 8분의1에 불과하다. 전 세계적인 재활용율은 80~90% 정도다.

그러나 고철은 철강 생산량을 감안할 때 원료 투입 요건을 충족시킬 수 없다. 이는 고철 재활용만으로 기후 목표를 달성하는 데 필요한 범위까지의 배출량을 줄일 수 없다는 것을 의미한다.

에너지 및 기후 목표를 달성하려면 기존 인프라를 간과할 수 없다. 세계 조강생산능력은 지난 20년 동안 두 배 이상 증가했다. 성장의 4분의 3은 중국에서 일어났고 현재 전체 생산능력의 약 85%는 신흥국에 위치하고 있다.

설비들이 현재 조건에서 일반적인 수명이 다할 때까지 가동될 경우, 철강산업의 CO₂ 누적 배출량은 65기가톤에 이를 전망이다. 이렇게 되면 CO₂ 예산의 대부분이 소진되는 한편 향ㅇ후 수십 년 동안 필요한 용량추가(설비증설)에 대한 여지를 남겨둘 수 없게 된다.

세계적인 에너지와 기후 목표를 충족시키기 위해서는 2050년까지 철강 산업에서 배출되는 배출량을 최소 50%를 감축해야 한다. 이와 병행해 배출량 ‘제로(0)’화를 목표로 지속적으로 줄여야 한다.

IEA의 지속가능발전 시나리오는 2070년까지 에너지 시스템의 제로 배출을 목표로 한다 원자재의 효율적인 사용은 전반적으로 수치를 낮추는 데 도움이 됐다. 하지만 철강 생산에서 CO₂의 직접 배출량은 2050년까지 현재의 60%, 톤당 0.6톤의 CO₂가 되어야 한다.

철강을 보다 효율적으로 사용하면 프로세스 기술에 요구되는 부담이 줄어든다.

공급망을 따라 원자재를 효율적으로 사용하면 2050년 전 세계 철강 수요는 예측에 비해 5분의1 정도 감소한다. 예를 들어 제조업의 수율개선, 건물수명 연장 등이다. 이 같은 전략은 지속가능 개발 시나리오에서 누적 배출량을 40%까지 줄이는 데 기여한다.

기존 장비에 대한 에너지 성능을 개선하는 것을 중요하다. 하지만 장기적인 전환을 위해서는 그것으로 충분하지 않다.

최점단 용광로는 이미 실용적으로 최소 에너지를 소비하는 요건에 근접했다. 비효율적인 설비는 간극이 클 수 있다. 하지만 효율적 설비가 그렇지 않은 공장을 대체하고 있다. 향상된 프로세스 제어 및 예측, 유지보수 전략을 포함한 운영 효율을 개선하고, 가용성이 높은 기술을 구현하는 것은 지속가능 개발 시나리오에서 누적 배출량 절감 목표치의 약 20%에 기여한다.

새로운 제철 공법은 중요하다. 하지만 정답은 없다. 수소, CCUS(사용 및 저장), 바이오 에너지, 직접 전기화 등과 관련된 기술은 CO₂ 배출량을 감소하기 위한 수단이다. 현재 여러 가지 새로운 공정이 개발되고 있다.

에너지 가격, 기술 비용, 원자재의 가용성, 지역 정책 지형 등은 모두 지속가능발전 시나리오에서 기술 포트폴리오를 형성하는 요인들이다.

혁신적인 제련기술, 수소 기반의 DRI, 혁신적인 용광로는 해당 지역 정책 환경이 유리하고 값싼 화석 연료가 풍부한 지역에서 우세하다. 수소와 CCUS는 지속가능발전 시나리오에서 누적 배출량 감소량의 약 4분의 1을 차지한다.

새로운 기술은 새로운 인프라를 가동하기 위해 엄청난 속도로 배치되어야 한다. 경제가 성숙하기 시작하고 폐기 설비(중국의 고로 등)가 증가함에 따라 고철 기반 생산은 더 확대되고, 순조로운 전환이 가능하다.

지속가능발전 시나리오에서는 기술의 시장 도입에 따라 전 세계적으로 수소 기반 DRI 발전소를 한 달에 한 개씩 배치해야 한다. 이로 인해 2050년까지 전력 수요는 720테라와트 증가하는데, 이는 현재 이 부문의 총 전력 소비량의 60%에 해당한다. CCUS가 장착된 발전소를 동시 배치하면 2030년부터 2-3주마다 대규모 CCUS를 설치(연간 100만 톤 CO₂)하는 것과 맞먹는다.

인도는 2050년까지 전세계에서 생산되는 철강의 5분의1을 차지할 것으로 예상된다. 현재는 5% 수준이다. 인도는 이미 세계 2위의 철강 생산국이 됐다. 2019년 유럽연합(EU) 전체 생산량의 2배에 이르며, 생산량은 2050년까지 계속 늘어날 전망이다.

코로나19 위기는 철강산업을 강타했다. 하지만 미래의 성장을 가리키는 근본적인 요소들, 즉인구가 증가하고, 경쟁력 향상을 위한 경제 개혁에 대한 입증된 의지, 그리고 지지적인 정책 환경은 지속되고 있다.

인도에는 다양한 기술 포트폴리오가 등장하고 있고, 다양한 과제를 해결하고 있다. 인도의 생산은 에너지 집약적이며 빠른 속도로 성장한다는 특징을 갖는다. 여기에 방대하고 재생 가능한 자원을 보유하고, DRI 생산에 대한 오랜 경험을 가지고 있다.

이러한 요인들은 인도의 제철 환경에 여러 가지 옵션을 제공한다. 지속 가능한 개발 시나리오에서 CCUS가 탑재된 혁신적인 용광로는 효율적으로 전환된다. 이는 2050년까지 철광석으로 생산하는 철강의 약 7%를 차지한다.

수소 기반의 DRI은 특히 22%를 차지한다. 인도는 저비용 태양광 발전 전력에 대한 접근성이 좋다. CCUS는 인도에서 부족한 석탄의 사용 부담을 줄이는 동시에 혁신적인 제련 감소 프로세스를 통해 26%를 차지한다.

철과 철강 부문의 지속 가능한 전환은 저절로 이뤄지지 않을 것이다. 정부는 중심적인 역할을 할 것이다. 정책 포트폴리오는 다양하지만, 다음과 같은 권고안은 변화를 일으키고 전환을 가속화하는 출발점이 된다.

- CO₂ 배출량 감소를 위한 장기적이고 확장된 계획
- 기존 자산 및 단기 투자 관리
- 배출량 제로에 가까운 철강시장 창출
- 배출량이 제로에 가까운 제강기술 지원
- 원자재 효율성 향상
- 국제적 협력 증진과 세계적 수준의 기반 보장
- 배출량이 거의 없는 기술 지원 인프라 개발.
- 진행률 추적 및 데이터 수집 개선

이 기술의 로드맵은 2050년까지 확대되지만, 정부와 의사결정자들은 2030년을 전환을 가속화되는 기점으로 염두해야한다.

단기적으로 다음의 3가지 우선 순위를 두고 시작할 수 있다.

1. 기술 퍼포먼스 및 재료 효율성 : 혁신적인 기술을 배치하고 최선의 기술과 조치들을 통해 에너지와 자재를 보다 효율적으로 이용해야 한다.

2. 현재의 자산 및 새로운 인프라 : 단 한 번의 투자 사이클만으로 CO₂ 배출을 감축할 수 있는 현재 자산에 대한 대책을 마련해야 한다. 동시에 혁신적인 기술을 전개할 수 있는 기반을 마련하기 위해 새로운 수소, CO₂ 수송·저장 인프라 구축이 필요하다.

3. R&D와 시연 : 향후 10년간 CO₂ 제로 기술을 위한 파일럿 및 데모 프로젝트는 2030년 이후의 배치 목표와 일치해야 한다.