[뉴스토마토 채명석 기자] 일본 2위 철강업체이자 한국의 동국제강과 전략적 협력관계를 맺고 있는 JFE스틸이 용광로(고로)에서 철강 원료인 선철을 빠른 속도로 만들 수 있는 원료 개발을 진행하고 있다.
일본 산케이신문 보도 및 한국무역협회 도쿄지부에 따르면, 원로 이름은 ‘페로 코크스’로, 선철을 만드는 속도가 빨라지는 만큼 에너지 효율이 높아져 이산화탄소(CO2) 배출도 억제할 수 있다. JFE스틸은 페로 코크스 적용을 위해 현재 중급 규모의 파일럿 플랜트를 건설 중이다. 오는 2022년경에 실용화해 제선 프로세스 과정에서 에너지 소비량을 10% 감축한다는 계획이다.
JFE스틸 서일본 제철소 후쿠야마 지구 페로 코크스 프로젝트 추진반 주임 부원인 타카시 씨는 페로 코크스가 “세계에 앞선 에너지 절약 기술이 될 것”이라고 강조했다.
JFE스틸은 신에너지·산업 기술 종합 개발기구(NEDO)의 지원을 받아 서일본 제철소 후쿠야마(히로시마현 후쿠야마시) 지구에 약 150억엔을 들여 파일럿 플랜트를 건설, 2020년 6월까지 시운전을 시작할 계획이다. 그동안 동일본 제철소 케이힌 지구(가와사키 시)에서 실험해 왔으나 이번에 건설하는 파일럿 플랜트는 제조 능력이 1일 300톤으로, 약 10배의 규모를 갖추게 된다. JFE스틸은 이 설비를 5개 갖춰 하루 1500톤의 선철을 제조하면, 용광로 1기당 10%의 에너지를 절약할 수 있을 것으로 예상했다.
일본의 철강업에서 주류를 이루고 있는 ‘용광로 공법’은 철광석과 석탄에 열을 가해 만든 코크스를 용광로에 투입해 쇳물을 만든다. 코크스를 투입하는 것은 철광석에 포함된 산소를 제거하는 ‘환원 반응’을 일으키기 위함이다. 이 과정에서 대량의 이산화탄소가 발생한다.
페로 코크스는 환원 반응을 촉진하는 촉매 역할을 하는데, 저품위 석탄 70%와 철광석 30%를 섞어 성형한 후 공기를 차단하고 개체 유기물을 열분해해 만든다. 이를 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, 코크스에 함유되어 있는 탄소가 이산화탄소와 반응해 일산화탄소를 발생시키며, 이 때 ‘흡열 반응’이 일어나면서 용광로 내부 온도가 내려간다.
JFE스틸은 페로 코크스의 기본 기술 개발은 완료했으며, 서일본 제철소 후쿠야마 지구에서는 신일본제철주금과 고베 제강소도 일부 참가해 페로 코크스를 연속적으로 제조하는 경우와 투입한 용광로의 조업 안정성 등을 평가할 계획이다. 다카키씨는 “건설은 순조롭다. 향후 기계를 설치, 완공해 시운전을 이어가고 싶다”고 전했다.
일본 철강업체들은 1970년대 제1차 석유위기 이후 에너지 절약 기술을 지속적으로 개발해왔으며, 그 결과 세계 최고의 생산 효율을 달성함으로써 경쟁력을 크게 높였다. 현재는 석탄 대신 수소를 사용해 환원하는 용광로 기술 개발도 진행하고 있다.
철강산업은 다른 산업에 비해 이산화탄소 배출량이 많다. 지구 온난화 방지를 위한 국제체제인 ‘파리 협정’의 적용 개시를 앞두고 기업에 대한 사회적 책임이 요구되는 가운데, 비난이 강해지고 있는 것도 사실이다. 반대로, 이산화탄소 배출 억제와 에너지 절약 신기술을 만들어 세계로 확산시키면 일본에 대한 평가는 매우 높아질 것으로 기대된다.
한편, 일본 철강연맹은 오는 2100년까지 업계가 배출하는 이산화탄소를 제로로 하는 것을 목표로 하는 장기 비전을 지난해 11월에 발표했다. 아츠시 JFE스틸 사장은 “어떻게든 달성하는 방향으로 진행해 나가고 싶다”고 말했다. 차세대 기술 가운데 실용화가 비교적 가까운 페로 코크스는 목표 달성을 향해 추진력을 내는 중요한 역할을 담당하게 될 전망이다.
채명석 기자 oricms@etomato.com
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