[일본] JFE 스틸 "페로 코크스", 고로의 CO2 배출을 억제

JFE 스틸이, 고로에서 철강 원료의 선철을 만들 때의 속도를 빠르게 하는 원료의 개발을 진행하고 있다. "페로 코크스(フェロコクス)"라는 것으로, 선철을 만드는 속도가 빨라지는 만큼, 에너지 효율이 높아져, 이산화탄소(CO2) 배출도 억제할 수 있다. 이 회사는 현재 중규모의 파일럿 플랜트를 건설 중이다. 2022년경에 실용화하고, 제선 프로세스의의 에너지 소비량을 10% 감축하려는 계획이다.

"세계에 앞선 에너지 절약 기술이 된다." JFE 스틸 서일본 제철소 후쿠야마 지구(히로시마 현 후쿠야마 시)의 페로 코크스 프로젝트 추진반 주임 부원인 타카시 씨는 페로 코크스 개발의 중요성을 이렇게 강조한다.

이 회사는 신에너지·산업 기술 종합 개발기구(NEDO)의 지원을 받아 서일본 제철소 후쿠야마 지구에 약 150억 엔을 들여 파일럿 플랜트를 건설, 2020년 6월까지 시운전을 시작할 계획이다. 지금까지 동일본 제철소 케이힌 지구(가와사키 시)에서 실험해 왔지만, 이번에는 제조 능력이 1일 300톤으로, 약 10배의 규모를 갖춘다. 예상하기로는, 이 설비를 5개 갖추어, 하루 1500톤 제조하면, 고로 1개의 10% 에너지 절약을 할 수 있다.

일본의 철강업에서 주류가 되는 "고로법"은 철광석과 석탄에 열을 가해 만든 코크스를 고로에 투입해 쇳물을 만든다. 코크스를 투입하는 것은 철광석에 포함된 산소를 제거하는 '환원 반응'을 일으키기 위함이다. 그러나 그 과정에서 대량의 CO2가 발생한다.

페로 코크스는 환원 반응을 촉진하는 촉매 역할을 하는 것으로, 저품위의 석탄 70%와 철광석 30%를 섞어 성형한 후 공기를 차단하고 개체 유기물을 열분해하여 만든다. 이것을 코크스의 일부로 치환하면 낮은 온도로 쇳물을 만들 수 있기 때문에 에너지 효율도 높아진다.

페로 코크스 내부에서는 석탄과 철광석이 즉시 반응하기 때문에 일산화탄소가 잇달아 발생. 철광석에서 산소를 빼앗는 '간접 환원'이 진행되어 선철을 만드는 시간이 단축된다. 한편, 코크스의 탄소 함유량이 CO2와 반응하여 일산화탄소를 발생. 이 때 '흡열 반응'이 일어나면서 고로 내부의 온도가 내려간다.

기본 기술은 확립이 완료되었다. 서일본 제철소 후쿠야마 지구에서는 신일본 제철 주금과 고베 제강소도 일부 참가해, 페로 코크스를 연속적으로 제조하는 경우와 투입한 고로의 조업 안정성 등을 평가할 계획이다. 주임 부원은 "건설은 순조롭다. 향후는 기계의 설치를 실시해 착실히 완공하고, 시운전을 이어가고 싶다"고 의욕을 보였다.

일본 철강 업체들은 1970년대의 제 1차 석유 위기 이후 에너지 절약 기술을 철저하게 닦아왔다. 그 결과 세계 최고의 생산 효율을 달성, 경쟁력을 크게 높였다. 현재는 석탄 대신 수소를 사용하여 환원하는 고로 기술의 개발도 진행하고 있다.

무엇보다, 철강업은 다른 산업에 비해 CO2 배출량이 많다. 지구 온난화 방지를 위한 국제적 체제인 '파리 협정'의 적용 개시를 앞두고 기업에도 사회적 책임이 요구되는 가운데, 비난이 강해지고 있는 것도 사실이다. 반대로, CO2 배출 억제와 에너지 절약 신기술을 만들어 세계로 확산시키면 일본의 평가는 매우 높아진다.

일본 철강 연맹은 2100년까지 업계가 배출하는 CO2를 제로로 하는 것을 목표로 장기 비전을 11월에 발표한지 얼마 되지 않았다. JFE 스틸의 아츠시 사장은 "어떻게든 달성하는 형태로 임해 나가고 싶다"고 이야기한다. 차세대 기술 중에서도 실용화가 비교적 가까운 페로 코크스는 목표 달성을 향해 추진력을 내는 중요한 역할을 담당하게 된다.

[출처 = 한국무역협회(www.kita.net)/ 2019년 1월 11일]