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심심한데 한 번 읽어볼까!?/잡학

철과 이산화탄소 : 온실가스

by SPECIAL 호기심심풀이 2021. 1. 15.
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철과 이산화탄소 : 온실가스

철과 이산화탄소는 어떤 연관이 있을까?

우리나라는 온실가스 배출량 비중이 아주 높은 국가이다. 온실가스를 배출하는 철강산업의 비중이 높은 나라이기 때문이다. 철은 자연상태에서 산소와 결합하여 산화철의 형태로 존재한다. 우리가 사용하는 철은 산화철에서 산소를 제거한 것을 말하는데 산소를 제거하기 위해서는 단순히 열을 가하거나 녹이는 것만으로는 제거할 수 없다.

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코크스

산화철에서 산소를 제거하기 위한 방법은 코크스를 이용하는 것이다. 코크스는 고순도의 탄소 덩어리로 산소와 결합하게 되는데 이 과정에서 순수한 철을 얻을 수 있지만 이산화탄소가 발생한다.

탄소인 코크스는 연소되면 일산화탄소가 되고, 이 일산화탄소가 산화철의 산소를 빼앗아 결합하면 이산화탄소가 된다. 전 세계 철강산업에서 이처럼 이산화탄소를 발생시키는 양이 엄청나다. 철강은 화석연료로부터 배출되는 이산환탄소의 7~9%를 차지한다. 철강 1톤을 생산하는 데 평균 이산화탄소 1.83톤이 배출된다고 세계철강협회는 밝히고 있다. 전체 산업의 이산화탄소 배출에서 철강산업이 차지하는 비중은 24%로 가장 많다.

세계 인구가 증가함에 따라 철강에 대한 수요는 계속 늘어날 것으로 전망된다. 기존 철강 생산자들은 배출가스 관리에서부터 핵심적인 기술의 조정 등 새로운 기술을 개발하고 있지만 실현되기에는 수십년이 걸릴 것으로 보고있다. 

철강산업에서 탄소 배출량을 줄이는 방법은 두 가지다. 하나는 환원제로서 탄소 대신 다른 것을 쓰거나 폐고철을 재활용하는 방식으로 이산화탄소를 발생시키지 않는 방법이다. 다른 하나는 생산되는 이산화탄소를 저장하거나 활용하는 사후처리방법이 있다.

실제로 용광로의 대체용으로 철광석 대신 폐고철을 녹이는 전기 아크 용광로가 있다. 전기 아크 용광로는 규모도 작고 비용도 적게 드는 것 뿐만 아니라 코크스를 사용하지 않기 때문에 이산화탄소가 적게 배출된다. 하지만 전기로에서 생성된 제품의 품질적인 문제와 인구의 막대한 전기수요를 감당하기 어렵다는 문제가 있다.

앞으로 계속적인 개발과 실패를 거듭하면서 이산화탄소의 배출량을 줄여나가야 할 것이다.

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