전문가는 금속산업이 역사상 가장 큰 격변을 겪게 될 것이라고 말했다.

2019년 11월 12일

막스플랑크협회 피터 헤르거스버그(Peter Hergersberg)

금속재료는 현대경제의 근간이다. 그러나 생산과 가공 과정에서 많은 양의 CO2가 발생합니다. 따라서 금속 산업은 앞으로 더욱 기후 친화적인 공정을 사용해야 합니다. 합금과 그 구성요소의 CO2 균형도 전체 사용 수명 동안 개선되어야 합니다. 뒤셀도르프에 위치한 Max-Planck-Institut für Eisenforschung 소장인 Dierk Raabe는 산업 기업이 이미 이러한 측면에서 갖고 있는 가능성과 지속 가능한 금속 산업의 목표를 달성하기 위해 야금학자가 수행해야 하는 과제에 대해 설명합니다.

Raabe 교수, 오늘날 철강 산업과 기타 금속 가공 부문은 자원 소비와 CO2 배출량을 빠르고 눈에 띄게 줄이기 위해 무엇을 할 수 있습니까?

부식 방지는 제품의 내구성을 높여주기 때문에 상당한 효과가 있습니다. 이는 녹이 발생하는 철뿐만 아니라 알루미늄이나 니켈과 같은 다른 재료에도 해당됩니다. 예를 들어, 이는 물과 산소보다 금속에 훨씬 더 극심한 영향을 미치는 수소에 의한 부식에 관한 것입니다. 수소 취화, 즉 부품의 갑작스러운 치명적인 고장을 초래할 수 있는 손상을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어 이것은 Deep Water Horizon 재해의 원인 중 하나였습니다. 그러나 특히 미래에 에너지원으로 수소에 더 많이 의존하려는 경우 발전소, 산업 건물 및 운송 분야에서도 역할을 합니다. 부식 방지가 일반 사람들에게는 그렇게 흥미롭지 않더라도 매년 세계 경제 생산량의 최대 4%가 부식으로 인해 파괴되기 때문에 상당한 영향력을 갖고 있습니다.

일부 지역에서는 부식 방지가 이미 널리 보급되어 있습니다. 예를 들어, 자동차 산업에서. 자동차를 구입할 때 중요한 질문이 있었습니다. 얼마나 빨리 녹이 슬까요? 그것은 이제 과거의 일입니다. 그러나 1998년 Eschede 인근 철도 사고를 생각해 보면 산업 기반 시설, 고층 건물, 교량, 발전소 또는 기차는 여전히 부식에 매우 취약합니다. 그리고 이는 향후 10년 동안 에너지원으로 수소가 추가될 때만 증가할 것입니다.

금속 생산의 전기화 또한 큰 영향을 미칠 것입니다. 항공기 및 자동차 산업에서 강철 다음으로 중요한 금속 재료인 알루미늄은 오랫동안 알루미늄 광석의 전해 환원을 통해 합성되어 왔습니다. 이를 위해서는 많은 양의 전기가 필요하며, 그 중 일부는 이미 수력과 같은 재생 가능한 자원에서 얻고 있습니다. 또한 전기분해를 통해 다른 금속, 심지어 철도 생산할 수 있습니다. 하지만 높은 전기요금 때문에 그럴 가치가 없습니다. 전체적으로 전기화는 전기가 재생 가능한 자원에서만 나오는 경우 1차 생산과 금속 추가 가공의 지속 가능성을 위한 가장 큰 수단 중 하나입니다.

녹색전력을 위한 송전선 확충이 부진해지면서 마침내 속도가 빨라질 것이다. 루르와 같이 철이 생산되는 지역에서는 해당 산업에 충분한 녹색 전원 공급 장치가 연결되려면 훨씬 더 기다려야 한다는 점을 연방 네트워크국(Federal Network Agency) 홈페이지에서 한 눈에 볼 수 있듯이 명확히 명시해야 하기 때문입니다. 보여줍니다. 또한, 예를 들어 Wuppertal Institute의 시장 추정에 따르면 완전 전기 공정이 경쟁력을 갖추려면 최대 20년이 걸릴 수 있습니다.

그러나 철강 산업의 경우 이는 용광로 생산에서 완전히 새로운 공정으로 전환해야 함을 의미합니다. 그게 현실적인가요?

일관제철소와 알루미늄 제련소의 개별 부품도 투자비가 너무 높아 업계가 10년마다 재건축할 여력이 없다. 그러나 처음에는 용광로를 그대로 둘 수도 있습니다. 업계에서는 환원용 탄소(예: 코크스, 석탄, 바이오매스, 플라스틱 폐기물)를 최대 20%의 수소로 대체할 수 있으며, 물론 재생 전기를 사용하여 물에서 생성해야 합니다. 그리고 철강 산업이 세계 총 CO2 배출량의 약 6%를 차지하기 때문에 이는 상당한 영향을 미칠 것입니다. 이러한 프로세스는 이미 전 세계 여러 곳에서 테스트되고 있습니다. 업계는 또한 중기적으로 생산을 직접 감축으로 전환할 수도 있습니다. 이 공정에는 과립형 산화물 펠릿(예: 광석 처리 후 광산에서 공급되는 것)을 고형물로 용광로에 채우고 이를 메탄으로 직접 변환하는 작업이 포함됩니다. 이는 메탄을 저렴하게 구입할 수 있는 국가에서 오랫동안 시행되어 왔습니다. 이 공정은 원칙적으로 식물을 최대 100% 수소로 전환할 수 있다는 장점이 있습니다.