# 부록 B - 산업 부문 탈탄소화 사례
# 시멘트 생산
현재 시멘트 생산은 전 세계 CO2 배출량의 약 6%를 차지합니다. 이러한 배출의 약 60%는 탄산칼슘이 산화칼슘으로 전환되는 과정에서 발생합니다. 나머지 40%는 화석 연료를 연소시켜 소성되는 킬른에서 발생하며 최대 1600°C의 온도가 필요합니다(Hasanbeigi 2019). 따라서 시멘트에서 배출물을 제거하려면 공정에 두 가지 변경이 필요합니다. 하나는 발생하는 화학적 변환으로 인한 배출을 해결하고, 다른 하나는 현재 열원을 탄소 배출 없는 연료로 교체하는 것입니다.
시멘트 생산에서 열에 필요한 에너지를 탈탄소화하기 위한 옵션은 다음과 같습니다.
화석 연료에서 바이오 연료 또는 바이오 매스로의 전환은 킬른을 약간만 개조하면 됩니다. 그러나 다른 바이오 연료 또는 바이오 매스 소스는 다른 수정이 필요할 수 있으며 이러한 소스는 위치에 따라 다를 수 있습니다.
수소로의 전환은 연소 특성과 수소와 화석 연료 버너 사이의 열 전달의 차이로 인해 킬른을 광범위하게 개조해야 합니다. 수소를 연료로 사용할 수 있는 시멘트 킬른을 개발하기 위해서는 추가적인 연구가 필요합니다.
시멘트 킬른에서 나오는 배기 가스에 적용되는 CCS. 이는 또한 석회석 소성에서 생성된 CO2를 포집하는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 이 솔루션을 사용하려면 초기 자본 비용이 증가해야 하며, 많은 위치에 적절한 CO2 저장소나 사용 장소가 없을 수 있습니다.
시멘트 생산에서 발생하는 화학적 변환으로 배출되는 탄소를 제거하는 방법에는 다음이 포함됩니다.
위에서 강조 표시된 것처럼 CCS를 적용하여 석회석 소성에서 CO2를 포집합니다.
탄산칼슘 및/또는 결합제와 같은 시멘트 성분의 일부를 CO2를 방출하지 않는 대체 재료로 교체합니다. 그러나 구성 요소를 변경하면 일부 응용 분야에서 허용되지 않는 방식으로 콘크리트의 물리적 특성이 변경될 수 있으므로 이 솔루션이 모든 용도에 적합한 것은 아닙니다.
요약하자면, 콘크리트 생산에서 CO2 배출을 제거하는 문제는 시멘트 생산에 사용되는 에너지뿐만 아니라 시멘트를 형성하는 화학 반응에서 방출되는 CO2에 대한 해결책이 필요하다는 것입니다. 또한 각 배출원에 대한 솔루션이 있지만, 두 개의 개별 솔루션이 필요할 수 있으며 일부 솔루션은 최종 제품의 품질에 영향을 미쳐 특정 용도에 적합하지 않을 수 있습니다. 마지막으로, 어떤 솔루션도 전 세계 모든 지역에서 보편적인 솔루션이 될 수 없습니다. 이러한 문제가 결합되면 전 세계 배출량의 6%를 배출하는 부문에서 매우 어려운 탈탄소 문제가 발생합니다.
# 철강 생산
철강 생산은 전 세계 GHG 배출량의 7~9%를 차지합니다(worldsteel 2020a). 현재, 철강은 일반적으로 석탄 연소 고로에서 철광석을 약 1200°C로 가열하여 생산됩니다. 석탄은 열의 에너지원으로 작용할 뿐만 아니라 철광석을 강철로 전환하는 환원제 역할을 하므로 강철의 형성에도 중요합니다. 따라서 철강에서 배출되는 CO2를 제거하는 것은 탄소가 없는 에너지원[1]으로 열을 공급하는 것만큼 간단하지 않을 수 있습니다. 오히려 석탄을 대체하려면 새로운 환원제도 찾아야 합니다.
강철의 탈탄소화를 위한 잠재적 옵션은 다음과 같습니다.
연료 및 환원제로 석탄을 대체하는 바이오매스 사용. 바이오매스를 위해 고로의 일부 수정이 필요하고 바이오매스에서 잠재적인 오염물질을 제거해야 합니다. 그러나 바이오매스 유형과 가용성의 다양성으로 인해 전 세계의 여러 위치에 대해 서로 다른 솔루션이 필요할 수 있습니다.
현재 제강공정에 CCS 활용. 이 옵션은 배출을 포집할 수 있도록 용광로를 약간 수정해야 합니다. 또한 선행 자본 비용이 증가하고 근처에 CO2 저장소 또는 활용 옵션이 없는 위치에는 적합하지 않을 수 있습니다.
EAF(전기 아크로) 사용과 환원제로 수소를 사용하는 DRI(직접 환원철) 공정. EAF에 사용되는 전기는 탄소가 없어야 하고, 수소는 탄소가 없는 강철을 만들기 위해 탄소 배출이 없거나 배출이 포착된 출처에서 공급되어야 합니다. 현재 DRI를 사용하여 생산된 철강은 기존 공정을 사용하여 생산된 철강보다 비용이 높지만, 현재 수많은 연구 프로그램과 이 옵션을 활용한 철강의 일부 상업적 생산이 있습니다.
새로운 철강을 생산하기 위해 스크랩 철강을 녹이는 데 전기 아크로 사용. 2030년까지 새로운 철강에 대한 전 세계 수요는 이론적으로 스크랩만으로 충족될 수 있을 것으로 추정됩니다(worldsteel 2020b). 그러나 고철이 수요에 충분하지 않은 것으로 판명되면 이 방법은 철강 생산을 완전히 탈탄소화하지 않습니다.
시멘트와 유사하게 강철의 탈탄소화는 그것을 생산하는 데 사용되는 에너지원의 탈탄소화뿐만 아니라 재료의 물리적 변환의 핵심 구성요소의 교체를 필요로 합니다. 그리고 잠재적인 해결책도 본질적으로 보편적이지 않을 수 있습니다. 따라서 철강의 탈탄소화에는 여러 솔루션이 필요할 수 있으므로 다양한 지역에서 자원에 가장 적합한 솔루션을 선택할 수 있습니다.
강철에 대한 탈탄소화 옵션에 명시된 바와 같이 고철 또는 CCUS를 사용하는 경우 예외가 있을 수 있습니다. ↩︎