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- 현대적인 제철소는 수소를 이용한 직접환원 공정을 활용할 수 있다.
- 고철 재활용을 통해 신규 철강 생산에 대한 수요를 줄일 수 있다.
- 기후 금융을 활용해 이번 10년 안에 수소 연료를 사용할 수 있는 직접 환원 제철소에 500억 달러를 투자한다면, 인도에서만 미래에 22기가톤의 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있을 것

철강 산업에서 비용과 CO2 배출량을 줄이는 방안

철강 산업은 경제에서 이산화탄소 배출량이 가장 많은 분야 중 하나다. 석탄을 연료로 사용하는 용광로를 가동하는 새로운 제철소가 여전히 건설되고 있어 향후 수십 년 동안 높은 수준의 이산화탄소 배출량이 지속될 전망이다. 최근 연구에 따르면, 석탄 대신 수소 연료를 사용하는 제철소를 건설할 경우 2070년까지 총 73기가톤의 이산화탄소 배출량을 감축할 수 있다고 한다. 이러한 지속 가능한 제철소는 초기 투자 비용이 더 높지만, 중장기적으로는 석탄 화력 발전소에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 상쇄하는 것보다 훨씬 경제적이다. 이를 통해 약 8천억 달러를 절감할 수 있을 것으로 예상된다. 

▲ a. 세계철강협회의 과거 1차 철강 생산 데이터(1900~2022년)와 SSP2 현행 정책 시행 REMIND 시나리오 데이터(2023~2050년)를 결합하여 파악한 연속적인 철강 생산 물결. WW2, 제2차 세계 대전. b. GEM 철강 공장 추적 데이터35에서 도출한 과거 및 계획된 BF-BOF 설비 증설. 지역 그룹은 방법론에 정의되어 있다. (출처: Published: 21 May 2026 / Averting the steel carbon lock-in through strategic green investments / nature climate change)

전 세계 철강 생산량의 약 70%는 석탄 화력 발전소에서 생산된다. 포츠담 기후영향연구소(PIK)의 클라라 바호르츠(Clara Bachorz) 연구팀은 "이 분야의 높은 이산화탄소 배출량 때문에 철강 산업은 2023년 전 세계 이산화탄소 배출량의 7%를 차지했다"고 보고했다. 비교하자면, 유럽연합 27개국 전체의 배출량은 약 6%에 불과하다. 특히 산업화가 빠르게 진행되고 있는 신흥 경제국에서 철강 산업은 엄청난 성장을 경험하고 있다. 새로 건설될 예정인 제철소의 약 절반은 석탄을 연료로 사용한다. 이러한 제철소는 건설 후 수십 년 동안 가동되기 때문에 2060년대까지 지속적인 온실가스 배출을 초래할 가능성이 높다.

지속가능성으로의 전환은 재정적으로도 이익이 된다.

바호르츠와 그녀의 동료들에 따르면, 철강 산업은 지속가능성에 대한 투자가 특히 가치 있는 분야다. 바호르츠는 "지구 온난화를 1.5도 이내로 제한하는 것이 진정으로 목표라면, 철강 산업은 지금 당장 투자하여 상당한 온실가스 배출량 감축을 달성해야 할 매우 효과적인 분야다"고 말했다. 석탄을 연료 및 환원제로 사용하는 기존 제철소보다 환경친화적인 대안은 이미 존재한다. 현대적인 제철소는 수소를 이용한 직접환원 공정을 활용할 수 있다. 또한, 고철 재활용을 통해 신규 철강 생산에 대한 수요를 줄일 수 있다.

연구진은 상세한 철강 생산 모델과 공장별 데이터를 활용해 2070년까지 전 세계 철강 산업의 배출량과 투자 필요성이 어떻게 변화할지 조사했다. 현재 추세가 지속되는 시나리오와, 이산화탄소 감축 및 대기 중 이산화탄소 제거를 통해 세기말까지 지구 온도 상승을 1.5도 이하로 줄이는 시나리오를 비교했다.

▲ a. 현행 정책, 고착화된 전환, 그리고 빠른 전환 시나리오에 따른 철강 생산으로 인한 누적 CO2 배출량을 지역별로 나타낸 그래프입니다. 각 시나리오를 연결하는 선분은 각 지역에서 달성된 CO2 배출량 감축량을 나타내며, 각 막대 아래에 검은색으로 수치(GtCO2)가 표시되어 있다. 이러한 감축에 필요한 평균 비용은 각 선분 위에 표시되어 있다. (출처: Published: 21 May 2026 / Averting the steel carbon lock-in through strategic green investments / nature climate change)

▲ b. 철강 산업 고착화를 방지함으로써 얻을 수 있는 경제적 이점을 나타낸 그래프로, 고착화된 전환 시나리오 대비 빠른 전환 시나리오에서 철강 부문 전환에 필요한 추가 비용(실선 막대)을 다른 에너지 부문에서 동일한 수준의 감축을 달성하는 데 드는 비용(빗금 막대)과 비교했다.(출처: Published: 21 May 2026 / Averting the steel carbon lock-in through strategic green investments / nature climate change)

높은 투자, 높은 절감 효과

결과적으로, 보다 지속 가능한 철강 생산 방식으로 전환하면 배출량을 줄일 뿐만 아니라 비용도 절감할 수 있다. 석탄 화력 용광로를 사용하는 제철소가 계속 건설될 경우, 2070년까지 약 114기가톤의 이산화탄소가 배출될 것으로 예상된다. 다른 경제 부문에서 이러한 배출량을 줄이거나 대기에서 이산화탄소를 제거하는 데 드는 비용을 고려하면 총비용은 약 1조 5천억 달러에 달한다. 반면, 철강 생산에서 석탄 사용을 신속하게 단계적으로 폐지하면 8천억 달러의 비용과 73기가톤의 이산화탄소 배출량을 절감할 수 있다.

“투자 금액은 상당하지만, 관련된 배출량 규모를 고려하면 여전히 비용 효율적인 선택이다”고 바호르츠의 동료인 야콥 뒤르베히터는 말했다. “지구 온난화를 1.5도 이내로 제한하는 시나리오에서는 비용 효율적인 모든 배출량 감축 방안이 소진될 것이다. 지금 철강 부문의 탈탄소화를 하지 않으면 다른 부문에서 추가적인 감축을 위한 남은 선택지들은 두 배로 더 비싸질 것이다.” 시의적절한 조치를 취한다면 철강 산업에서 톤당 평균 CO2 감축 비용은 약 100~150달러로, 다른 부문에 비해 적당한 수준이다.

인도의 핵심 역할

이러한 연구 결과는 현재 새로운 철강 공장 건설에 투자하고 있는 신흥 경제국들에게 특히 중요한 의미를 갖는다. 인도는 현재 가장 많은 석탄 화력 발전소 건설을 계획하고 있으며, 그중 상당수는 이미 착공을 앞두고 있어 이 분야에서 가장 중요한 역할을 하고 있다. 바호르츠와 그의 연구팀은 "만약 기후 금융을 활용하여 이번 10년 안에 수소 연료를 사용할 수 있는 직접 환원 제철소에 500억 달러를 투자한다면, 인도에서만 미래에 22기가톤의 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있을 것"이라고 썼다.

연구진에 따르면, 수소 생산 설비를 갖춘 공장 건설에 필요한 높은 초기 투자 비용은 특히 신흥 경제국에서 큰 장벽이 될 수 있으므로 국제 금융 지원이 매우 중요하다. 친환경 수소 가격 추이 또한 핵심 요소다. 현재 연구진은 긍정적인 추세를 관찰하고 있다. 바호르츠 연구원은 "수소 가격이 예상보다 저렴해진다면 인도는 다른 신흥 경제국들에게 청정 철강 생산으로의 전환을 위한 청사진을 제공할 수 있을 것"이라며, "새로운 철강 생산 설비에 대한 시의적절한 투자 결정은 탄소 포집을 방지하고 철강 산업을 기후 목표에 부합시키는 데 중요한 기회"라고 강조했다.

출처: 클라라 바호르츠(포츠담 기후영향연구소, PIK) 외, Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-026-02635-8

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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