중국 철강 업계 탄소중립 전환 필요성

중국은 세계 최대의 철강 생산국이자 소비국으로 전세계 철강 생산량의 50% 이상을 차지하고 있다. 중국 통계국에 의하면 2023년 중국 철강생산량은 13.62억톤으로 전년동기 대비 5.2% 성장했다. 중국 야금공업정보표준연구원의 장룽창(张龙强)원장은 2024년 중국 철강수요가 2023년과 거의 동일하거나 소폭 증가할 것으로 전망했다. 부동산 분야의 철강 수요는 여전히 감소하지만 인프라, 신에너지차, 신에너지설비, 조선 등 분야의 철강수요는 꾸준히 증가할 것이라고 예측했다. 또 중국 정부에서 노후한 제품을 새 제품으로 교체하는 ‘이구환신(以旧换新)' 사업을 시행함으로써 철강수요가 약 1,400만톤 이상 창출될 것으로 기대하기도 했다.

중국의 철강 생산량은 2020년 최대치를 기록한 이후 2년 연속 감소했으나 중국 정부의 정책적인 움직임으로 수요 및 생산량은 일정 수치를 유지하고 있다. 탄소중립을 주요 정책목표로 삼은 중국의 입장에서 철강 산업의 친환경 전환이 절실한 상황이다. 2022년 기준 중국 철강 산업의 탄소 배출량은 약 18억 2,300만 톤으로 중국 전체 탄소배출량의 약 15%를 차지하고 있기 때문이다.

<2022년 중국 주요 산업 온실가스 배출량>

[자료: 철강산업심도보고서]

탄소절감에 대한 전 세계적인 움직임도 중국 철강업계의 저 탄소 환, 친환경 전환의 주요 원인이다. EU는 2026년 탄소국경조정제도(CBAM) 시행을 발표했다. 탄소국경조정제도는 Fit for 55* 패키지의 일환으로, 탄소배출량 감축 규제가 강한 국가에서 상대적으로 규제가 덜한 국가로 탄소배출이 이전되는 탄소누출(Carbon Leakage) 문제를 해결하기 위해 제안되었다. CBAM은 2023년 5월 16일 공식 발효되었으며, 2023년 10월 1일부터 전환기간이 시작되었다. EU 역내 수입업자들은 CBAM 대상 제품의 탄소배출 정보를 수집하여 2024년 1월 31일까지 당국에 수입량과 배출총량을 보고하여야 한다. CBAM 대상 품목은 시멘트, 순철 및 강철(Iron &S teel), 알루미늄, 비료, 전기, 수소가 해당되며 이후 유기화학제품 플라스틱으로 확대할 예정이다.

탄소국경제도가 시행되면 2026년부터는 EU 역외에서 수입된 제품의 탄소배출량이 역내 생산 동일 제품에 비해 배출량이 많다면 초과분에 대해서는 인증서 구매를 통해 의무를 준수해야 한다. 인증서 가격은 EU ETS 주간 평균가를 참고하여 변동성 있게 결정하게 된다. 본격 시행기인 2026년부터는 인증서를 제출하지 않을 경우 미납 인증서당 100유로의 벌금이 부과된다. 전환기간인 2023년 10월 1일부터 2025년 12월 31일까지는 별도의 인증서 구입 부담은 없으나, 보고서가 없거나 관련 의무가 준수되지 않을 경우 톤당 10~50유로의 과태료가 부과될 수 있다.

영국과 미국도 유사한 환경 규제 도입을 검토 중에 있어, 온실가스를 많이 배출하고 있는 중국 철강산업에 미치는 영향이 상당하다.

* Fit for 55: 2030년까지 탄소배출량의 55% 감축(90년 대비)을 위한 기후변화 대응 법안 패키지

중국 철강산업 탄소 배출 절감을 위한 정책적 움직임

이러한 친환경 규제가 심화되는 분위기에서 중국 정부는 철강산업은 에너지절약 기술의 보급과 에너지전환을 적극적으로 추진했다. 중국 정부도 철강산업의 친환경 전환을 중시해왔다. 제10차 5개년 계획을 시작으로 철강산업의 환경보호와 자원 이용률 개선, 에너지 절약을 강조해왔다. 최근 제14차 5개년 계획을 통해 철강업계의 에너지 절약과 탄소배출을 절감을 촉진하기 위해 전기로를 사용한 철강 생산량을 확대할 것을 요구했다. 또한 초 저배출 전환을 통해 2030년 이전 탄소 피크를 실현할 것을 발표했다.

세부적으로 중국 발전 개혁 위원회, 산업 정보 기술부 및 기타 관련 부서는 기업의 연구 및 생산을 위한 관련 정책을 발표했다. 정책은 친환경 생산 및 재활용의 두 가지 측면에 중점을 두고 철강 산업의 녹색 발전을 추구했다. 우선, 연구 개발을 통해 친환경 철강 생산 능력을 확대해 에너지 절약과 탄소절감을 실현하고자 한다. 또한 재활용을 통해 철강 자원 활용 효율성을 높이는 것을 주요 목표로 하고 있다.

<중국 철강산업 관련 정책>

[자료: 즈옌자문(智研咨询)]

중국 철강 업계 탄소 중립 현황 및 동향

2023년 6월 30일 기준 중국 270개 이상의 철강기업이 약 7억 6,000만 톤의 조강 생산능력의 초저배출 전환을 완료했거나 진행하고 있는 중이다. 62개 철강업체의 3억 1,400만 톤에 해당하는 조강 생산능력이 전 공정 초 저배출 개조를 완료했다. 현재 철강 산업의 초 저배출 전환에 대한 누적 투자액은 2,000억 위안(약 38조 원)을 초과했다.

<중국과 중국 주요 철강사의 탄소중립 목표>

[자료: GMK Center]

중국 철강기업들은 탄소중립 실현을 위해 주로 두가지 기술에 집중하고 있다. 첫번째는 전기로를 활용한 생산기술이고, 두번째는 수소 기반기술이다.

우선, 전기로 제강은 투자비용이 낮고, 비교적 짧은 공사 기간, 에너지 절약 및 탄소 배출 감소 와 같은 효과가 있어 주요 철강 생산국가들이 중, 단기적 탄소 배출 절감을 위해 개발하고 있는 기술이다. 전기로에 철 스크랩(고철)을 다른 원자재와 녹이고 정제해 새로운 철강제품을 만든다.

2022년 말까지 중국 철강기업 중 전기로 제련 생산시설을 보유한 기업 수는 220개사이며, 전기로의 숫자는 370개이다. 이들 시설의 생산능력은 약 1.9억톤에 달한다. 전기로 제련 시설의 54%가 광동, 장쑤, 광시, 쓰촨, 푸젠, 후베이 등 지역에 분포하고 있다.

미국, 독일, 일본, 터키 등 주요 생산국과 비교해 중국의 전기로 수는 많은 편이지만, 비중은 여전히 낮은 편이다. 세계철강협회 자료에 따르면 2022년 세계 평균 전기로 제강 생산량은 28.2%인것에 비해 중국의 전기로 제강 생산량은 9.5%로 세계 평균보다 비교적 낮다. 중국 전기로의 평균 용량이 다른 국가보다 낮고 중국 전체 철강 생산력이 크기 때문인 것으로 나타난다.

<주요국가 전기로 제강 평균 용량 비교>

[자료: 세계철강협회, 즈옌자문(智研咨询)]

전기로 제강의 주요 원료가 철 스크랩이므로, 중국 내 자원 확보도 중요한 문제다. 중국의 철 스크랩 자원은 2030년 약 3억 6천만 톤, 2035년 약 4억 톤, 2040년에는 약 4억 1천만 톤이 발생할 것으로 예측된다. 이후 조금씩 감소해 2060년에는 약 4억 톤이 발생할 것으로 예측된다. 중, 단기적 관점에서 철강산업의 탄소배출을 줄이기 위해서는 고 용량의 전기로 설비 확보와 양질의 철 스크랩 자원 확보가 중요해질 것으로 전망된다.

중국 정부는 철강분야 탄소배출 절감을 위해 2024년 3월 전기로 제강 비중을 2030년까지 20% 이상으로 확대하는 것을 목표로 제시하기도 했다. 중국 철강의 탈탄소화를 선도하는 기업으로 꼽히는 허베이철강그룹(河钢)은 2023년 262억 7,700만 위안(약 4조 9794억원)을 투자해 연간 120만톤 규모의 전기로 2기를 설치하는 등 중국 주요 철강기업도 전기로 생산 시설 확대를 위해 투자하고 있다.

<2025-2060년 중국 철 스크랩 자원량 예측>

(단위: 억 톤)

[자료: 중국철강공업협회, 즈옌자문(智研咨询)]

다음으로는 수소를 활용해 탄소배출을 줄이는 방식이다. 수소 기반 기술은 기존 석탄을 수소로 대체해 환원반응을 일으켜 철을 생산하는 기술이다. 환원 과정에서 이산화탄소가 발생하지 않아 탄소를 절감할 수 있다. 이 기술은 현재 선진국 특히 유럽을 중심으로 투자가 진행되고 있으며, 중국에서도 철강 산업의 탄소중립 목표를 달성하기 위해 핵심 기술로 설정하고 다양한 연구개발이 이루어지고 있다.

<수소기반 환원 반응 비교>

[자료: 포스코, 항저우무역관 정리]

현재 주로 중국에서 활용하고 있는 수소 제련 기술은 고로 수소 제련, 수소 직접 환원, 수소 융합 환원 세가지 기술이 있다. 그중 고로 수소 제련 기술이 상대적으로 성숙한 기술로 꼽힌다. 고로 수소 제련 기술은 코크스 오븐 가스 또는 천연 가스와 같이 수소가 풍부한 가스를 분사하여 환원 속도를 높이고, 탄소 배출량을 줄인다. 고로 수소 제련 기술은 중국에서 널리 사용되는 수소 야금 기술로, 저 비용으로 대체가 가능해 중국 철강 제련의 80% 이상이 채택하고 있다. 하지만 고로 수소 제련 기술은 완전한 탄소중립을 실현할 수 없어 탄소 기반 생산기술에서 수소 기반 생산기술로 전환하는 과도기적 기술로 평가된다. 나머지 두가지 기술인 주로 철의 수소 직접 환원 기술과 철의 수소 융합 환원 방식의 개발을 위해 노력하고 있다. 수소 직접 환원 제철 기술은 관련 연구가 상대적으로 활발히 진행된 반면 수소 용융 환원 정제 기술은 연구 개발 초기 단계에 있다.

<중국 주요 수소기반 기술 비교>

[자료: 세계철강협회, 즈옌자문(智研咨询)]

중국의 주요 철강 기업들도 수소 기반 기술을 적극적으로 채택하고 있다. 중국 최대 철강기업인 바오우철강그룹(宝武铁钢)은 2024년 1월 광동성 공장에서 100만톤 규모의 수소 직접 환원 제철 원자로를 가동하는데 성공했다. 허베이철강그룹(河钢)은 2023년 자회사를 통해 60%이상의 수소 농축 가스를 기반으로 하는 수소 직접 환원 제철 생산공장을 건설했다. 연간 생산능력은 60만톤에 달한다.

시사점

중국 내부, 외부적으로 탄소절감에 대한 요구가 높아지면서 중국은 전기로와 철스크랩, 수소기반 기술을 채택해 적극적으로 대응하고 있다. 이러한 기술을 통해 탄소중립을 실현하기 위해 아직 몇 가지 해결과제가 남아있다. 전기로 기술의 경우 우선 철스크랩 공급망의 확보가 주요하다. 전세계적으로 탈 탄소화가 진행되면서 철스크랩의 수요가 증가할 것으로 예상되기 때문이다. 영국철강무역협회에 따르면 전세계 철강수요는 2030년 까지 30%, 2050년까지 60%이상 증가할 것으로 예상된다. 하지만 미국이나 유럽, 일본을 제외하면 철 스크랩을 자급할 수 있는 나라가 많지 않기 때문이다. 최근 유럽과 러시아 등 일부 수출국들은 자국 내 자원 확보를 목적으로 수출을 제한하기 시작했다. 미국과 일본에서도 철스크랩 수출 제한 움직임을 보이고 있어 자원 확보를 위한 경쟁이 심화될 것으로 보인다. 중국 내 철스크랩 자원은 2040년 약 4억 1천만 톤으로 정점을 찍은 뒤 서서히 감소할 것으로 예상되고 있어, 원활한 자원 공급을 위한 대책 마련이 필요하다. 또한 확보한 철스크랩 중 양질의 자원을 확보하는 것도 중요하기 때문에 주요 철강 기업들은 AI 기술을 도입해 품질이 좋은 철스크랩을 선별하는 등 효율성을 높이고 있다. 

수소 기반 기술의 경우 온실가스를 배출하지 않는 수소를 확보하는 것이 중요하다. 철강업계에서 탈탄소 기술 개발을 위해 사용하고 있는 수소에는 신재생에너지와 전기분해를 결합해 생산한 ‘그린 수소’와 탄소포획 저장장치가 설치된 시설에서 화석연료로 생산하는 ‘블루 수소’가 있다. 철강업계에서는 친환경수소를 사용한 기술을 통한 탄소절감을 중요하게 생각하고 있지만, 아직까지는 친환경 수소를 생산하는데 많은 에너지와 비용이 소요된다는 한계가 있다. 또한 생산시설 확대도 필요하며, 수소를 다루기 위한 인프라 구축도 필수다. 이러한 문제를 해결하기 위해 각국의 철강업계들은 기술협력을 통해 경쟁력을 확보하기 위해 노력하고 있다. 중국의 철강기업도 유럽, 호주 등 국가와 협업하고 있다. 2023년에는 중국 기업 시노펙(SINOPEC)이 태양광으로 1만 톤급의 그린수소 생산 프로젝트를 추진하는 등 친환경 수소를 확보하기 위해 적극적으로 대응하고 있다.

한국 철강업계도 탄소절감 기술 개발을 위해 노력하고 있다. 한국은 수소 환원 제철 기술에 집중하고 있으며, 이러한 기술개발 수요에 따라 그린수소 등 친환경 수소 생산 기술도 활발히 이루어지고 있다. 중국 철강 업계도 당면한 탄소 중립 과제를 해결하기 위해 다양한 기업들과 협력하며 기술개발과 자원 확보를 위해 노력하고 있는 만큼, 중국 철강 업계의 탄소중립 움직임을 주목한다면, 관련 분야 중국 진출 및 협업 기회를 모색할 수 있을 것이다.

자료: 중국 통계국, 중국 철강 산업심도보고서, 중국철강공업협회, 즈옌자문(智研咨询), GMK Center, 포스코, 영국철강무역협회, 철강금속신문 및 항저우무역관 정리