탄소 국경세(CBAM)와 수소환원제철 근황 (feat 포스코)

※ 감수인 의견 포스코가 파이넥스 공법을 개발하여 양산에 적용할 즈음, 워렌 버핏이 투자를 했었습니다. 또 한번 포스코가 세계를 놀라게 하길 기대해 봅니다.   워런 버핏, 포스코서 1조5천억 벌었네 - 매일경제 보유지분 5.2% 7억6800만弗서 20억9200만弗로 수익률 172% 매일경제   <매일경제, 2010-03-08> 버핏 "포스코는 세계 최고 철강사..주가 안 올랐다면 지금이 투자할 때" [중앙일보 정경민.손해용] "세계 최고의 철강회사 주가가 오르지 않고 있다면 이는 투자 기회다." '오마하의 현자'로 불리는 버크셔해서웨이의 워런 버핏(Waren Buffett) 회장이 포스코를 비롯한 한국 기업을 극찬했다. 버핏 회장과 그의 평생 동반자 찰리 멍거 부회장은 1일(현지시간) 미국 네브래스카주 오마하의 매리어트호텔에서 연 기자회견에서 이같 중앙일보 언론사 뷰   <중앙일보, 2011-05-03>   용어 CCUS는 Carbon Capture, Utilization, and Storage의 약자로, 이산화탄소를 포집하고 이를 다른 용도로 활용하거나 안전하게 저장하는 기술을 말합니다. 이 기술은 기후변화를 완화하는 방법 중 하나로, 대기 중의 이산화탄소를 감소시키는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. CCUS 과정은 크게 세 가지 단계로 이루어집니다: Carbon Capture (탄소 포집): 이 단계에서는 공장, 발전소 등의 대기로 배출되는 이산화탄소를 포집합니다. 포집 방법은 여러 가지가 있지만, 대부분의 경우 이산화탄소를 포집하고 분리하는 데 특별한 화학 반응이 사용됩니다. Utilization (활용): 포집된 이산화탄소는 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 이산화탄소는 식물 재배에 사용되거나, 플라스틱 제조, 연료 생산 등 다양한 산업 공정에 이용될 수 있습니다. Storage (저장): 이산화탄소를 다른 용도로 사용할 수 없는 경우, 지하에 안전하게 저장할 수 있습니다. 이를 통해 이산화탄소가 대기로 배출되어 기후 변화를 악화시키는 것을 방지할 수 있습니다. CCUS 기술은 아직 개발 단계에 있으며, 이 기술의 상용화를 위해선 아직 극복해야 할 여러 과제가 있습니다. 하지만 이 기술이 성공적으로 상용화된다면, 기후 변화 문제를 해결하는 데 중요한 도구가 될 수 있을 것입니다. 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)은 고성능 탄소 섬유와 플라스틱을 결합하여 만든 복합 재료입니다. 이러한 재료는 경량이면서도 매우 강하고 내구성이 있어, 항공우주, 자동차, 건설, 스포츠 용품 등 많은 분야에서 활용되고 있습니다. 수소환원제철(Hydrogen-based reduction of iron)은 전통적인 제철 방법 대신 수소를 이용해 철광석에서 철을 추출하는 과정을 말합니다. 이 방법은 기존의 코크스(coke)를 이용한 철 제조 방법과 달리 이산화탄소를 직접적으로 배출하지 않는 친환경적인 제철 방법으로 각광받고 있습니다. 전통적인 제철 방법은 철광석과 코크스를 고온의 화로(블라스트 퍼네이스)에 넣고 연소시킴으로써 철광석의 산화철을 감소시켜 철을 얻어냅니다. 이 과정에서 대량의 이산화탄소가 배출되며, 이는 기후 변화에 큰 영향을 미치는 주요 온실가스입니다. 반면, 수소환원제철 방법에서는 코크스 대신 수소를 환원제로 사용합니다. 수소는 철광석과 반응하여 철을 만들어내고, 부산물로는 물이 생성됩니다. 이 방법에서는 이산화탄소 배출이 없지만, 수소를 대량으로 생산하고 저장하는 것은 여전히 기술적인 도전 과제가 있습니다. 탄소국경조정제도(Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM), 일명 '탄소 국경세'는 기후 변화를 막기 위한 하나의 정책 도구로, 탄소 배출 비용을 고려하지 않는 국가에서 생산된 제품에 대해 추가 비용을 부과하는 것을 의미합니다. 2021년, 유럽연합(EU)은 이러한 탄소 국경세 도입을 고려하고 있음을 발표하였습니다. 하지만 이런 제도는 WTO의 규정과 충돌할 수 있으며, 또한 국제 무역 분쟁을 야기할 수 있다는 비판도 있습니다. 그럼에도 불구하고, 기후 변화 문제에 대한 긴박한 필요성을 고려하면, 탄소 국경세 같은 제도가 더욱 주목받을 것으로 예상됩니다.  철강 산업에서의 유동환원로(Fluidized Bed Reactor) 사용은 대체적으로 철광석을 직접 감소시키는 과정에서 이루어집니다. 이러한 과정은 DRI(Direct Reduced Iron) 제조 과정이라고도 합니다. 전통적인 제철법에서는 높은 온도의 블라스트 퍼네이스(Blast Furnace)에서 철광석을 녹여 철을 제조하는데, 이 과정은 대량의 이산화탄소를 배출합니다. 이에 비해, DRI 방식에서는 철광석을 녹이지 않고, 환원제(일반적으로 천연가스에서 생성된 수소와 일산화탄소 혼합물)를 이용하여 산화철을 철로 감소시키는 과정을 거칩니다.   *앱을 설치하시면, 구독하시는 크리에이터에 대한 새글 알림을 받아보실 수 있습니다.  '오렌지보드' 로 검색하셔서 설치 부탁 드립니다. Orangeboard.CT가 작성한 글에 댓글로 피드백 주시면, 고객 본인이 원하는 기능이 적용될 수 있습니다. 참여 부탁 드립니다.

 

 

 

EU의 탄소 국경세 적용이 머지않은 미래로 다가오고 있어, 근황과 대처하는 기업에 대해 정리해 봅니다.

 

 

 

 

 

 

1. 1970년만 하더라도, 세계에서 탄소를 가장 많이 배출하는 국가는 미국이었고, 한국은 순위권에도 들어가지 못함.

 

 

 

 

 

2. 50년이 지난, 2020년 기준으로 보면, 세계 1위의 탄소배출국이 중국이 되었고, 전세계 탄소의 42%가 중국에서 나오고 있음.

 

3. 순위권 밖이던 한국도 탄소배출 Top 10에 9위로 진입하게 됨.

 

 

 

 

4. 세계는 탄소 배출을 줄이고, 나온 탄소는 포집하는데 돈을 쓰기 시작함.

 

5. 탄소 포집은 빠른 속도로 기술이 개발되고 있음.

 

6. 나무를 심어서 탄소를 포집하는 것은 생각보다 효과가 크지않음.

 

7. 나무 1만그루를 심어야 1년에 1천톤의 탄소를 나무가 포집하는 정도임.

 

8. 한번 언급한 적이 있지만, 세계 최대규모의 서해안 갯벌이 연간 26만톤의 탄소를 흡수하고 있는 것에 비해서도 약한 수준임.

 

9. 결국 인공적으로 탄소를 포집해서 저장하거나 재활용하는 CCUS가 관건이 될듯함.

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10. EU는 천연가스를 신재생으로 인정을 했지만, 1kwh의 전력량을 생산할 때 탄소 배출을 270g이하로 제한을 함.

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11. 현재 EU내 천연가스 발전소의 1kwh당 탄소배출량은 430g수준임.

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12. 유럽의 천연가스 발전소들이 탄소규제를 피하고 녹색투자를 받으려면 탄소배출량을 직접적으로 줄여주는 CCUS기술이 필요함.

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13. CCUS(탄소포집 활용 및 저장기술, Carbon Capture and Utilization Storage)는 CCS + CCU를 말하는 것임.

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14. CCS는 포집한 이산화탄소를 가스전등에 저장하는 기술이고, CCU는 포집된 이산화탄소를 탄소화합물로 만들어 탄소소재,합성연료,시멘트 대체소재등으로 활용하는 기술임.

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15. 탄소를 포집한다는 것은 결국 이산화탄소를 분리해서 액화한후 저장하는 것이 메인임.

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16. 현재 이산화탄소는 톤당 100달러내외에서 거래되고 있음.

 

 

17. 현재의 탄소포집기술로 이산화탄소를 만드는데는 톤당 500달러 이상이 들어감.

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18. 탄소포집을 하는 기술 자체보다 톤당 100달러이하로 탄소를 포집할 수 있어야 제대로 된 가치가 생기는 것임.

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19. 테슬라의 일론 머스크가 효율적인 탄소포집기술을 개발한 곳에 1억달러를 기부하겠다고 이야기 하는 이유임

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20. 포집이 된 이산화탄소는 바다 깊은 곳이나 폐광산등에 저장을 보통 하게 됨.

 

21. 우리나라의 경우 동해 가스전에 연간 40만톤의 이산화탄소 저장공간이 확보될 수 있음.

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22. 실컷 포집한 이산화탄소를 그냥 저장만 하는것은 아까우니, 가능하면 재활용을 하는게 필요함.

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23. 포집한 이산화탄소를 재활용하는 기술이 CCU임.

 

24. 전기자동차에 포집한 이산화탄소로 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 만들면 자동차 1대당 이산화탄소 5톤 감축이 가능해 짐.

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25. 탄소섬유강화플라스틱은 알루미늄보다 3배, 철보다 4배이상 가벼우며 10배 단단해서 비싸서 그렇지 재료로서는 훌륭한 소재임.

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26. CCUS는 시멘트,철강,화학물질등 중공업에도 적용될 수 있는 거의 유일한 탄소중립 실현방법임.

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27. 이런 곳에서 투자의 기회가 나올수 있다는 말임.

 

28. 포집은 CCUS로 어느정도 해결을 한다고 하더라도, 결국 배출을 줄여야 함.

 

29. 탄소 배출이 없는 재생에너지로 기업이 사용하는 전력의 100%를 충당하겠다는 RE100이 힘을 받고 있음.

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30. RE 100이 확대되고 정착되기 위해서는 좌초자산(Stranded Asset) 문제를 해결해야 함.

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31. 좌초자산은 과거에는 경제성이 있어 투자가 이루어졌으나, 시장환경이 변화하면서 가치가 하락하고 부채가 되어버린 자산을 말함.

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32. 화석연료에 기반을 둔 정유,석유화학,엔진 자동차 산업과 철강,시멘트,플라스틱 산업등이 해당됨.

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33. 좌초자산이 국가 경제의 대부분인 나라인 사우디아라비아, UAE등 중동 산유국들은 마음이 급해짐.

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34. 사우디는 기름도 많이 나지만 연평균 일사량이 1m²당 5,700~6,700Wh에 달하는 세계 최고 수준의 태양광 발전 조건을 가지고 있음.

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35. 1,400조를 들여서 진행하려는 네옴을 친환경으로 돌리겠다는 것도,170킬로 길이의 미러라인 양쪽 벽 전체가 태양광 패널로 깔려서 가능한 일임.

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36. 사우디는 수소와 암모니아가 에너지를 저장할 수 있다는 특징을 이용해서 수소를 신재생에너지 전략의 핵심으로 지정함.

 

37. 사우디는 충분한 태양광에너지를 이용해 바닷물을 수전해 방식으로 분해해서 그린수소를 생산하겠다는 프로젝트를 시작했음.

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38. 현재 수소는 뜨거운 수증기로 천연가스를 개질해서 생산하는게 대부분이라 1톤의 수소를 생산하는데 10톤의 이산화탄소가 배출되는 상황임.

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39. 기존의 천연가스 개질방식의 수소생산은 수소보다 훨씬 많은 이산화탄소가 배출되기에, 태양광,풍력,원전에서 생산한 전기로 물을 전기분해하는 수전해기술이 진정한 수소생태계의 조건인 것임.

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40. 미러라인이 일직선으로 건설된 것도 태양광 발전의 효율을 높이려는 목적도 큼.

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41. 사우디는 하루 650톤의 그린수소, 연간 120만톤의 그린암모니아를 생산해서 세계 최대 수소수출국이 되겠다는 목표를 발표함.

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42. 한국의 좌초자산은 철강산업이 가장 문제임.

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43. 한국에서 이산화탄소를 가장 많이 배출하는 기업은 포스코임.

 

44. 포스코 1개 회사가 한국 전체가 생산하는 이산화탄소의 12%를 내보내고 있음.

 

45. 철을 만드는 공법을 보면, 제철사의 이산화탄소 배출은 어쩔수가 없었음.

 

46. 철광석을 채굴하면, 철과 산소가 결합된 산화철 형태로 제철소에 도착하게 됨.

 

47. 제철소에서는 철 + 산소가 결합된 산화철에서 산소를 떼어내는 방법으로 철을 생산하게 됨.

 

48. 산화철에서 산소를 떼어내는 것은, 고로안에서 코크스라는 탄소 덩어리를 가열해서 이것이 산화철의 산소와 결합하면 이산화탄소가 만들어지니, 산화철은 산소가 떨어져 나간 순수한 철로 바뀌는 대신 이산화탄소가 배출되는게 전통적인 제철방식인 것임..

 

49. 철을 만들때 엄청난 이산화탄소가 나온다는 말임.

 

50. 산화철에서 산소를 떼어내는 것을 탄소가 아니라 수소를 쓰는 방법이 연구되고 있음.

 

51. 산화철(철+산소)에서 산소를 탄소와 결합시켜 이산화탄소를 만드는 것이 아니라, 산소를 수소와 결합시켜 H2O, 즉 물을 만드는 방식임.

 

52. 이것을 수소환원제철이라고 부름.

 

 

 

 

53. 포스코는 철 생산과정에서 석탄 대신 수소를 활용하는 수소환원제철법 기술개발 및 공정도입에 2030년까지 10조를 쓰겠다고 함.

 

54. 수소환원제철을 통한 시제품을 내놓은 곳은 스웨덴 사브(SSAB)가 현재는 유일함.

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55. 아직 수소환원제철로 나오는 철강은 연간 8천톤규모로 물량이 작아 테스트단계로 봐야 함.

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56. 수소환원제철 방식의 문제는 수소를 800도이상 가열해야해서 막대한 전기에너지가 필요한 것임.

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57. 사브는 스웨덴에 위치해서 충분한 전력 확보가 가능함.

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58. 스웨덴은 전체 발전전력 548TWh중 원자력을 181TWh로 기저로 깔고, 화석연료 109, 수력 65, 풍력 20등 발전 에너지원이 잘 구성이 되어있고, 전기를 수출할 정도로 충분한 전력이 생산되고 있지만, 한국에 있는 포스코는 충분한 전력확보가 쉬운일이 아님.

 

 

 

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59. 한국이 수소환원제철의 막대한 전기를 공급하려면 변동성이 심한 태양광이나 풍력으로는 힘들고, 결국은 원전 같이 싸고 안정적인 전력이 필요한 상황임.

 

60. EU는 2026년부터 탄소 배출량에 대한 세금을 부과하는 탄소국경조정제도(CBAM, 일명 탄소국경세)을 적용할 예정임.

 

61. 현재 제철소에 대한 탄소 배출량에 대한 세금은 매출액의 12% 정도로 추정되고 있음.

 

62. 제철사의 영업이익율이 10%가 안되는데, 탄소 국경세를 12% 내야 하는 것은 악몽이 될 것임.

 

63. 포스코는 2026년 완공을 목표로 포항제철소에 수소환원제철 시험생산 설비를 만들기 시작함.

 

64. 1년에 30만톤 규모로 시험생산 설비를 포항에 건설한 뒤, 어느정도 성능이 확인되면 2031년에 포항제철 인근 매립지, 2032년 전남 광양제철소에 대규모 수소환원제철 공정을 적용하는 플랜트를 착공할 계획임.

 

65. 현재 세계 제철소중에서 수소환원제철을 시도하는 곳은 스웨덴의 SAAB와 한국의 포스코 정도임.

 

66. SAAB역시 2026년에 시험생산 시설을 완공한 뒤, 2030년에 본격적인 대규모 공장 건설을 계획하고 있음.

 

67. 둘 다 성공을 한다면 포스크의 공법이 스웨덴의 SAAB 공법보다 우수한 공법임.

 

68. SAAB의 공법은 철광석을 파쇄한 팰릿을 재료로, 천연가스를 일산화탄소와 수소로 바꾼 뒤, 철을 생산하는 샤프트 방식임.

 

69. 포스코는 철광석 가루를 수소와 결합해서 철(직접환원철, DRI)을 만든 뒤, 이것을 전기로에 넣어 녹이면 쇳물이 나오는 유동환원로라는 방식임.

 

70. 유동환원로는 철광석 가루를 그대로 사용하는데 비해서, 샤프트는 철광석을 펠릿으로 추가 가공하는 과정이 필요하고, 그 과정에서 탄소가 발생해서, 포스코 방식의 탄소 배출이 적다는 주장임.

 

71. 유동환원로는 기존방식보다 탄소 배출을 90%정도 줄일 수 있는데, 샤프트 방식은 절반 정도 줄이는 정도가 아닐까 하는 분석들이 나오고 있음.

 

 

 

 

 

 

 

 

투자포인트

 

- 수소환원제철은 탄소국경세를 적게 내는 수준이 아니라, 제철 시장 자체를 바꿀 수 있는 기술로 생각됨.

 

- 시도하는 곳도 포스코와 SAAB 정도로 많지 않아 경쟁도 높지 않고, 둘 다 성공해도 포스코 방식이 탄소배출이 적어 경쟁우위가 될 가능성이 높아 보임.

 

-  포스코의 공장 건설 진행경과와 시험생산 결과등을 보면서, 투자 타이밍을 잡아나갈 필요가 있어 보임. 

 

 

 

 

 

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