철강 제조업체는 철강 제조시 이산화탄소 배출량 감소를 위해 기존의 생산 방식인 고로 생산 방식에서 전기로 생산 방식으로 바꾸고 있다. 이러한 추세에 힘입어 전기로를 이용한 철강 생산 방식은 더욱 확대될 전망이다. 이 변화를 위해 필요한 주요 부품 중 하나가 흑연전극인데 이에 대해 알아보았다.

흑연전극(HS Code 854511)과 흑연막대

흑연전극은 전기로 생산 방식에서 전도체로 사용되는 주요 부품이고, 흑연막대는 흑연전극의 재료이다. 일본의 ‘레조낙 그라파이트 재팬*’과 ‘도카이 카본’은 세계 흑연전극 시장의 주요 기업이다. 

* 2023년 1월부터 쇼와덴코로부터 분할

글로벌 흑연전극 시장 규모 및 전망

<글로벌 흑연 전극 시장 전망>

(단위: US$ 10억)

[자료 : Global Information(흑연전극의 세계시장)]

글로벌 인포메이션 사가 발간한 ‘흑연전극의 세계 시장’ 보고서에 따르면, 2021년 세계 흑연전극 시장 규모는 약 58억 달러였으며, 2022년부터 2027년까지의 연 평균 성장률은 6.2%, 2027년에는 약 84억 달러 규모에 달할 것으로 보인다.

철강 생산방식과 흑연전극의 역할

철을 만드는 방법으로는 고로를 이용하는 방식과 전기 제강로를 이용하는 방식이 있다. 고로에서 철을 생산하는 방식은 철광석과 코크스를 녹여 선철을 만든 후, 이를 전로에 투입해 불순물을 제거하고 성분을 조정한 후 주조 과정을 거쳐 제품을 생산한다.

반면, 전기 제강로를 이용하는 방식은 철 스크랩을 용해해 강철을 생산하는 방식으로, 한 번 이용한 철 스크랩을 재활용하는 방법이다. 화로 내부에서 철을 녹이는 것이 흑연전극인데, 흑연은 열전도율이 높고, 내열성이 뛰어나 충격에 강하고, 전기 저항이 낮아 높은 전류를 흘려보내 철을 녹일 수 있다.

전기 제강로에서 철 스크랩을 용해할 때 노(爐)내의 용강 온도는 1600℃, 전극 선단 온도는 3000℃에 달한다. 이 정도의 고온에 견딜 수 있는 것은 현재로서는 흑연전극 밖에 없다.

<흑연전극>

[자료: 쇼와덴코(좌), 도카이 카본(우)]

흑연전극의 제조 공정

<흑연전극의 제조 공정>

[자료: 도카이 카본 홈페이지]

흑연전극은 니들 코크스*와 결합제를 반죽하여 만들어지는데 가열하여 수축시키는 2차례의 열처리(소성) 과정과 흑연화를 거쳐 완성된다.

* 니들 코크스: 흑연전극의 골재로 석유계 중질유나 콜타르로 제조된다.

흑연전극의 일본 관세율

<일본 흑연전극의 관세율>

[자료: 일본 재무성 무역통계 실행 관세율표]

일본의 흑연전극 수출 규모

2022년 일본 전체 흑연전극 수출액은 2억1711만3000달러였으며, 한국으로의 수출액은 6038만5000달러로 1위를 기록했다. 그 다음은 아랍에미리트, 캐나다, 브라질, 호주 순으로 나타났다.

<2020~22년 일본 흑연전극(HS Code 854511) 수출액>

(단위: US$ 천)

[자료: Global Trade Atlas(2023. 3.2)]

일본 흑연전극 생산 주요기업

<일본 흑연전극 생산 주요기업>

[자료: KOTRA 자체 제작]

SMIC 자료에 따르면 2021년 쇼와덴코는 연간 약 22만8000톤의 흑연전극을 생산했다. 중국을 제외한 상위 5위 기업에는 일본의 쇼와덴코와 도카이 카본이 포함됐으며, 상위 5위 기업 시장점유율은 80% 이상을 차지했다. 

<2021년 흑연전극봉 업체별 생산 능력(중국 제외)>

(단위: 천 톤)

주* : 일본기업 빨간색 표시

[자료: SMIC]

시사점

전 세계 탈탄소의 움직임에 따라 철강업계도 기존 방식보다 친환경적인 ‘전기로 철강 생산 구조’로 탈바꿈하고 있다. 따라서 전기로 생산 방식에서 주요 부품 중 하나인 ‘흑연전극’의 수요는 향후에도 견고할 것으로 보인다. 다만, 2022년 일본 흑연전극 수출국 1위가 한국이라는 점을 고려할 때, 공급망 이슈가 발생할 경우 공급에 차질이 생길 수 있는 바 우리 기업은 이에 대한 대비책을 마련해두는 것이 필요하다.

자료: Global Trade Atlas, 일본 재무성 무역통계, Global Information, 도카이카본, KOTRA 오사카무역관 자료 종합