온실가스란?

온실가스(Greenhouse Gas)는 지구에 들어오는 태양에너지는 통과시키는 반면, 지구로부터 나가려는 적외선 복사에너지는 흡수하여 지구의 온도를 유지하는 역할(온실효과, Greenhouse Effect)을 하는 기체를 뜻합니다. 온실가스는 지구가 적당한 온도를 유지하기 위해 꼭 필요하지만, 과도한 온실가스의 증가는 오히려 많은 열을 흡수하며 지구의 온도를 증가시키는 ‘지구온난화(global Warming)’현상을 유발합니다.
지구의 기온이 일정수준 이상으로 증가하게 되면 해수면 상승, 기후변화, 가뭄및 폭우 등의 현상을 야기하며 인류에게 악영향을 미치게 됩니다. 그렇기 때문에 국제사회에서는 기후변화에 관한 협약(교토의정서, 파리협정)을 통해 지구온난화를 방지하기 위해 노력하고 있습니다.

교토의 정서 규제 대상 6대 온실가스

• 이산화탄소(CO₂)
• 메탄(CH4)
• 수소불화탄소(HFC5)
  과불화탄소(PFC5)
  육불화황(SF6)
• 이산화질소(N2O)

• 이산화탄소(CO2) : 산림벌채, 에너지 사용, 석탄/석유연료 등 화석연료의 연소 등이 발생 원인
• 메탄(CH4) : 가축 사육, 습지, 논, 음식물 쓰레기, 쓰레기더미 등이 발생원인
• 수소불화탄소(HFC5) : 에어컨 냉매, 스프레이제품 분사제 등이 발생원인
  과불화탄소(PFC5) : 반도체 세정제등이 발생 원인
  육불화황(SF6) : 전기 제품과 변압기등의 절연체 등이 발생 원인
• 이산화질소(N2O) : 석탄, 폐기물 소각, 질소비료 등 화학비료의 사용 등이 발생 원인

출처 : 국토환경정보센터

지난 2017년 한 해 동안 전세계에서 배출된 온실가스는 총 362억톤으로, 국가별로는 중국이 98억톤(27.2%), 미국이 53억톤(14.6%), EU 28개국이 35억톤(9.8%)의 온실가스를 배출하였으며, 한국의 온실가스 배출량은 6억톤으로 전세계 총 배출량의 1.7%를 점유하고 있습니다. 전세계의 총 배출량의 관점에서 볼 경우 한국의 온실가스 배출 비중은 미미한 수준이라는 것을 알 수 있습니다.

[ 2017년 전세계 온실가스 배출량 ]

1. 중국27.2%
2. 미국14.6%
3. 유럽28개국9.7%
4. 인도6.8%
5. 러시아4.7%
6. 일본3.3%
7. 한국1.7%
8. 기타20.4%

출처 : Global Carbon Project; Carbon Dioxide Information Analysis Centre (CDIAC)

철강산업은 2015년 배출권거래제도가 본격 시행됨에 따라 온실가스 배출권거래제를 성실히 이행하고 있으며, 내·외부 온실가스 감축, 에너지 효율화 등을 통해 ‘2030 온실가스 감축 로드맵’에 선제적으로 대응하고 있습니다.

철강제품의 생산은 크게 제선(고로) → 제강 → 압연 단계를 거쳐 진행되며, 고로(용광로)에서 쇳물(용선)을 만들기 위해 철광석과 석탄을 사용합니다. 화석연료인 석탄은 철광석에서 산소를 분리시키기 위한 환원제로 사용되는 필수 원료이며, 앞서 언급한 대로 이렇게 석탄을 사용하는 과정에서 필연적으로 온실가스가 배출되고 있습니다.
철강업계에서는 이렇게 배출되는 온실가스를 줄이기 위해 공정과정에서의 에너지 절감 및 효율 향상, CO₂ 저감 혁신기술 개발, 신설비 도입 등 지속적인 노력을 기울이고 있습니다.

에너지 절감 및
효율 향상

• 고로, 코크스로, 전로 부생가스 포집 및 재이용, 고로 노정압 발전 등
• 공정 부생가스 실시간 제어기술 개발, 열풍로 자동연소모델 기술 개발 등
• 저온 산세조업, 가열로 배열회수, 열간장입 등

온실가스 감축을
위해 개발중인 기술

• 환원제로 사용하는 석탄의 일부를 부생가스 중 수소로 대체하는 기술(수소환원제철)
• 공정에서 발생하는 부생가스 중 CO₂를 분리, 재활용 하는 기술 등

이밖에도 철강 제품과 부산물 사용을 통한 온실가스 감축활동도 추진하고 있습니다. 최근 세계 각국에서는 강화된 환경 정책에 대응하기 위해 친환경 제품(선박, 자동차 등) 및 에너지의 생산량을 늘리고 있으며, 철강산업에서는 이러한 글로벌 트렌드에 부합하는 제품을 제공하고 있습니다. 자동차 경량화를 위한 고장력 자동차강판, 모터와 변압기의 효율을 높일 수 있는 고효율 전기강판 등 친환경제품의 판매를 통해 온실가스 감축에 기여하고 있습니다.

나아가 온실가스 및 에너지 저감에 관한 체계적인 관리체계 구축을 위한 협의체를 설립·운영해오고 있으며, 온실가스 배출 공정에 대한 지속적인 개선 및 기술개발을 통해 철강산업의 에너지 경쟁력을 강화하기 위해 노력하고 있습니다. 또한 이러한 활동으로 축척된 기술적 노하우를 중소기업에 전파하고 함께 성장할 수 있는 상생의 생태계 구축을 통해 에너지 사용량을 줄이고 온실가스 배출 총량을 최소화하기 위해 노력하고 있습니다.

미세먼지란?

미세먼지란 ‘눈에 보이지 않을 정도로 작은 입자의 먼지’를 말하며, 일반적으로 사업장, 건설현장, 자동차 및 선박의 운행 등에 의해 발생하며 각종 호흡기 질환을 유발하는 대기오염물질로 정의되어 있습니다. 미세먼지는 입자의 크기에 따라 ‘미세먼지(10㎛ 이하, PM10)’와 ‘초미세먼지(2.5㎛ 이하, PM2.5)’로 구분합니다.
미세먼지는 생성원인에 따라 입자 상태로 직접 발생되는‘1차 미세먼지’와 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 암모니아(NH3) 등의 가스상의 물질이 대기 중에서 화학반응을 일으켜 간접적으로 발생되는‘2차 미세먼지’로 구분됩니다.
대기환경보전법에서는 대기오염의 원인이 되는 64종의 물질을 ‘대기오염물질’로 규정하고 있으며, 이 중 배출량이 절대적인 미세먼지(PM10, PM2.5, 기타), 황산화물, 질소산화물을 대표적인 관리지표로 정의하고 있습니다.

2016년 기준 국내 대기오염물질 배출량은 총 293만톤으로 직접 발생한 1차 미세먼지(PM2.5)가 10만톤, 2차 미세먼지 생성 원인물질인 황산화물, 질소산화물, 휘발성유기화합물, 암모니아가 각각 36만톤, 125만톤, 102만톤, 30만톤으로 집계되었습니다. (자료 : 환경부 미세먼지 관리 종합계획, 2019.11.1.)
이러한 미세먼지는 영향을 미치는 경우에는 발생경로에 따라 ‘국외 영향’ 과 ‘국내 배출’로 구분할 수 있습니다. 대표적인 국외 영향에는 중국발 미세먼지가 있습니다.

중국발 미세먼지는 한국에 가장 큰 영향을 미치고 있는 영향원으로, 최근에는 점차 개선되고 있다고는 하지만, 중국의 지속적인 경제 성장의 영향으로 공장 및 발전소가 계속적으로 건설될 예정임에 따라 앞으로도 당분간은 중국발 미세먼지의 영향이 지속될 것으로 예상하고 있습니다.
국내 배출의 경우, 건설현장, 사업장, 자동차 및 선박 운행 등 다양한 원인에 의해 발생하고 있습니다. 지역별로 살펴볼 경우 수도권은 경유차 운행에 따른 영향이 가장 크다고 알려져 있으며, 전국적으로는 사업장(산업계)이 가장 큰 영향을 미치고 있습니다.

그러나 환경부와 환경관리공단이 굴뚝 자동측정기기(TMS : Tele Monitoring System)를 부착한 전국 사업장의 대기오염물질 배출량을 분석한 결과, 대기오염의 원인물질인 황산화물, 질소산화물 및 먼지의 배출량은 꾸준하고 감소하는 추세이며, 최근 4년간 약 18%(7.4만톤) 감소하였습니다. 이는 산업계에서 대기오염물질 배출량을 줄이기 위해 노력하고 있음을 의미하고 있습니다.

철강업계는 대기오염물질 배출량을 저감하기 위해 다양한 활동을 추진하고 있습니다. 철강 제품은 크게 ‘제선 → 제강 → 압연’의 공정을 거쳐 생산되고 있으며, 대기오염물질이 주로 발생하는 단계가 ‘제선’공정입니다.

‘제선’은 철광석과 코크스(석탄)를 고로(용광로)에 넣고 뜨거운 바람을 불어넣어 용선(쇳물)을 생산하는 공정입니다. 이 과정에서 철광석과 코크스에 미량 함유된 불순물인 황(S)과 질소(N)가 고온 상태에서 공기 중의 산소(O₂)와 반응하여 황산화물(SOx)와 질소산화물(NOx)이 생성됩니다.
그렇기 때문에 제철소에서는 황산화물과 질소산화물에 초점을 맞추고 이를 저감하기 위한 관리체계를 구축·개발하고 있습니다.

쇳물을 만드는 제선공정에서는 높은 열량의 부생가스가 발생하며, 이는 다시 회수되어 제철소 내 열원으로 사용되고 있습니다. 그러나 이 부생가스에는 황(S) 성분이 일부 포함되어 있어, 미리 제거하지 않으면 연소하는 과정에서 산소와 결합해 황산화물(SOx)로 변환되게 되는데요. 제철소에서는 습식 흡수공정을 통해 부생가스에 함유된 황 성분을 제거하고, 회수설비를 이용하여 고체 형태인 유황으로 회수하고 있으며, 이밖에도 활성탄 흡착설비, 건식 흡착설비 등 최신 설비 적용을 통해 제철소에서 발생하는 황산화물을 최소화하고 있습니다.

소결공장에서는 질소산화물 배출을 최소화하기 위해 선택적 촉매환원(SCR : Selctive Catalytic Reduction) 기술을 개발 및 적용하여 질소산화물(NOx) 대신 인체에 무해한 질소(N₂)와 물(H₂O)을 배출하고 있습니다. 이밖에도 질소산화물 발생이 적은 저(低)NOx 버너를 최신형으로 교체하고 대용량 집진기를 이용하여 각 공정에서 발생하는 먼지를 99% 이상 제거하는 등 대기오염물질 저감에 총력을 다하고 있습니다.

더 나아가 기존 대비 저온에서도 질소산화물 제거 효율이 높은 ‘저온 SCR 촉매기술’, 황산화물을 선택적으로 제거하는 ‘고온 건식 탈황기술’, 기존대비 집진 효율을 높인 ‘고효율 여과집진기술’ 등 대기오염물질의 효율적 제고는 물론 에너지 사용량도 절감할 수 있는 기술을 개발하여 제철소에 적용할 예정입니다.

최근 미세먼지에 대한 사회적 관심과 우려의 목소리가 높아지면서 향후 더욱 강력한 환경정책들이 추진될 예정입니다. 앞으로도 철강산업은 대기오염물질 배출량을 최소화하여 지구환경을 보전하기 위해 노력하겠습니다.