온실가스 감축

한국형 녹색분류체계 경제활동 해설서

(3) 배출원단위가 상대적으로 낮은 철강 제조

  • 벤치마크

    온실가스 배출 및 에너지 소비와 관련하여 제품생산량 등 단위 활동자료 당 온실가스 배출량 등의 실적·성과를 국내·외 동종 배출시설 또는 공정과 비교하는 것
  • 최적가용기법

    온실가스 감축 및 에너지 절약과 관련하여 경제적·기술적으로 사용이 가능한 가장 효과적인 기술, 활동 및 운전 방법
  • 소결광

    분광석을 소결해서 만든 인조광석
  • 코크스

    석탄을 가공하여 얻어지는 무연연료로 제철, 각종 합금, 금속 가고, 일반 연료 등으로 사용됨
  • 선철

    철광석에서 직접 제조한 철의 일종으로 불순물이 많으며 주철 주물을 만드는데 적합함

‘배출원단위가 상대적으로 낮은 철강 제조’ 활동

탄소 다배출업종인 철강산업에서 공정개선 및 신기술 도입 등의 노력을 통해 제품의 단위 생산량 대비 온실가스 배출량을 상대적으로 낮춘 철강을 제조하는 경제활동이다.


해당 경제활동에는 소결광, 코크스, 선철을 생산하거나 전기아크로를 이용한 조강 반제품 생산을 위한 설비를 구축·운영하는 활동이 포함되며, 이는 <온실가스 배출권거래제 제3차 계획기간 국가 배출권 할당계획(이하 “국가 배출권 할당계획”)>에서 제품 벤치마크(BM, Bench Mark)가 개발되어 있는 설비에 한정된다. 어떤 설비가 포함되는지는 <국가 배출권 할당계획> [붙임 4] BM 적용 기준의 제품BM ⑪~⑭에서 확인할 수 있으며, <국가 배출권 할당계획>에 따라 제품BM을 적용받지 않는 공정은 제외된다. 이와 함께, 최적가용기법(BAT, Best Available Techniques)을 적용하여 철강을 생산하는 활동이 포함된다.


소결광, 코크스, 선철을 생산하거나 전기아크로를 이용한 조강 반제품 생산을 위한 설비를 구축·운영하는 활동의 경우, <국가 배출권 할당계획> [붙임 4] BM 적용 기준에 해당하는 공정인지 확인하여야 한다. 또한, 최적가용기법 적용하여 철강을 생산하는 활동의 경우 추후 개발될 ISO 14030-3에 따른 최적가용기법 목록에 해당하는지 확인하여야 한다.

철강 제조

철강은 철과 강을 합쳐서 일컫는 말로 1.7%의 탄소 함유량을 경계로 하여 물리적 성질이 크게 달라지는데 탄소가 1.7% 이상인 것을 철, 그 미만인 것을 강이라 부른다. 철강 제품 생산을 위한 조강 기술은 크게 일관제철 방식과 전기로 방식으로 나눌 수 있다. 일관제철 방식은 용광로에 철광석과 유연탄 등을 투입하여 쇳물을 만들어 철강 제품을 생산하는 방식이며, 전기로 방식은 철스크랩(고철)을 주원료로 전기로에 투입하여 이를 전기 아크열로 녹여 쇳물을 만드는 방식이다. 생산된 기초 철강 소재는 자동차, 선박, 철도의 부품 및 건설자재에 널리 이용된다.


철강 생산공정에서 석탄을 연료로 사용할 때, 코크스를 환원제로 사용하여 철광석과 반응하여 철을 생산하는 과정에서 탄소가 다량으로 배출되므로 탄소 감축이 필요하다.


소결광 생산공정

소결광 생산공정은 철광석의 품질을 고르게 하고 철광석 가루를 일정한 크기로 만들어내는 공정으로서, 분철광석에 석회석 등의 부원료를 혼합한 뒤 고온으로 가열하여 소결광을 생산하는 공정이다.


소결광 생산공정의 공정은 소결로라 불리는 시설에서 철광석, 석회석, 코크스 등의 분체를 일정한 비율로 혼합시켜 노로 보내어 원료 중 코크스가 연소되면서 1,300~1,480℃의 온도에서 소결이 진행되고 다시 냉각, 파쇄, 체질을 하여 용광로에 투입하기에 적당한 소결광으로 만들어 용광로에 보내지며, 연소용 공기는 공기 속에 포함된 각종 먼지 등 이물질을 제거시킨 후에 소결로 옆에 붙어있는 배기구(wind box)를 통해 공급된다.



<국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑪에 따라 소결광 생산공정의 적용부분은 전체 온실가스 배출활동으로 설정하고 있으며, 소결기, 소결광 냉각·파쇄 공정, 폐열 회수 공정, 환경오염 방지시설 등 원료 투입부터 소결광 생산까지 활용된 모든 공정을 포함하지만, 소결로 배기가스 탈질 공정은 제외된다.


소결광 생산공정의 활동자료는 냉각·파쇄된 소결광 생산량이며, 이는 적용부분 외부로 나가는 모든 크기의 소결광에 한하며 적용부분 내부에서 생산 및 재투입된 소결광은 제외된다.

코크스 생산공정

코크스 생산공정은 유연탄 등 원료탄을 고온으로 건류시켜 휘발분을 제거하고 탄소가 주성분이 되는 코크스를 생산하는 공정이다.


코크스 생산공정의 공정은 석탄을 코크스로 안에 장입하고 노벽에서 1,200℃ 정도의 온도로 가열하여 휘발분을 제거하는 공정을 말하며, 임시 저장공간인 콜빈(Coal Bin)장치, 장입장치, 코크스 오븐(Coke Oven), 인출시설, 냉각시설을 거쳐 최종 코크스 저장시설까지의 단계를 거친다.



<국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑫에 따라 코크스 생산공정의 적용부분은 전체 온실가스 배출활동으로 설정하고 있으며, 코크스오븐, 코크스 냉각 공정, 에너지 회수 공정, 코크스 오븐가스 정제 공정, 환경오염 방지시설 등 원료 투입부터 코크스 생산까지 활용된 모든 공정을 포함한다.


코크스 생산공정의 활동자료는 냉각된 코크스 생산량이며, 괴코크스 및 분코크스를 모두 포함한다.

선철 생산공정

선철 생산공정은 코크스와 소결광을 고로 내부에 쌓아 올리고 고온의 열풍으로 가열하여 선철을 생산하는 공정이다.


선철 생산공정의 공정은 철광석, 소결광, 코크스가 상부를 통하여 투입되고, 하부에서 1,200℃의 고온 열풍을 넣어 코크스를 연소시키며, 코크스가 연소하면서 높은 온도가 형성되어 용선로 내로 투입되는 원료가 녹으면서 쇳물이 되고, 높은 비중에 의해 용선로 하부로 가라앉고 불순물(슬래그, slag)은 상부로 뜨게 된다. 이때 가스는 상부로 배출되고 쇳물 및 슬래그는 순차적으로 하부로 배출된다.



<국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑬에 따라 선철 생산공정의 적용부분은 전체 온실가스 배출활동으로 설정하고 있으며, 고로, 열풍로, 고로 슬래그 처리공정, 에너지 회수 공정, 고로가스 정제공정, 환경오염 방지시설 등 원료 투입부터 선철 생산까지 활용된 모든 공정이 포함되며, 파이넥스 공정은 제외된다.


선철 생산공정의 활동자료는 액체 및 고체 상태의 모든 선철 생산량이며, 주물선을 포함하고, 파이넥스 공정에서 생산된 선철은 제외된다.

전기아크로를 이용한 조강 반제품 생산공정

전기아크로를 이용한 조강 반제품 생산공정은 전기아크로에 고철을 넣고 전극봉에 전류를 흘려서 철스크랩 사이에 아크를 발생시켜 고철을 녹인 후 조강 반제품을 만드는 공정이다.


조강 반제품은 모양, 치수, 용도상으로 종류가 분류되며 슬라브(slab)11, 블룸(bloom)12, 빌렛(billet)13 등이 있다.


제조공정은 크게 ①전기로 설비 ▷ ②LF정련기 설비 ▷ ③연속주조기 설비로 구성된다.



전기로 설비

전극에 전류를 흐르게 만들어 전극과
철스크랩 사이에 발생하는 고온의
아크열을 이용해 쇳물을 만드는 과정

LF정련기 설비

전기로에서 나온 쇳물을 아크열을
이용해 온도를 조절하고 성분을
조정하는 과정

연속주조기 설비

쇳물을 연속적으로 주조해 반제품을
제조하는 과정

<국가 배출권 할당계획> [붙임 4] 제품BM ⑭에 따라 전기아크로를 이용한 조강 반제품 생산공정의 적용부분은 전체 온실가스 배출활동으로 설정하고 있으며, 원료 투입 공정(스크랩 절단장치 포함), 전기아크로 공정(압축공기 생산설비 포함), 정련로, 래들 및 연속주조설비, 에너지회수공정, 슬래그 처리공정, 환경오염방지시설 등이 포함되며, 열연 공정 등 후가공 공정과 산소 제조 공정, 수처리 공정은 제외된다.


활동자료는 슬라브, 블룸, 빌렛 등 조강 반제품 생산량이다.

최적가용기법(BAT) 적용 철강 제품

최적가용기법을 적용하여 생산된 철강 제품은 원료 및 연료의 투입부터 제품 생산에 이르는 전과정에서 자원과 에너지를 절약하고, 오염물질 발생 및 배출을 저감할 수 있는 기법이 적용된 제품이다.


최적가용기법을 적용한 철강 제품을 생산하는 경우 ISO 14030-3에 따른 기술 목록이 제정되면 관계부처 협의 후 업데이트될 인정기준을 따른다.

  • 11 단면이 사각형인 길고 두꺼운 판상형의 반제품으로, 후판, 강판 등 판재류의 압연소재로 사용
  • 12 한 변의 길이가 약 130~430mm인 조강 반제품으로, 주로 중대형 봉형강, 레일, 로드 빌렛 등 소형 반제품 제조
  • 13 절단면의 한 변이 약 60~160mm인 조강 반제품으로, 소형 봉형강, 선재 등의 재료로 사용