안녕하세요 여러분. 저는 [당신의 이름]입니다. 저는 페로크롬 공급 분야에 종사한 지 10년이 넘었습니다. 저는 "페로크롬의 에너지 측면이 다른 합금과 어떻게 비교됩니까?"라는 질문을 많이 받습니다. 이는 공정한 질문입니다. 에너지 비용은 생산 비용의 막대한 부분을 차지하며 구매자에게는 이것이 가격 책정으로 직접적으로 해석됩니다. 나는 데이터를 조사하고, 제련소와 협력하고, 심지어 대략적인 숫자를 직접 계산하는 데 몇 시간을 보냈으므로 답답한 전문 용어 없이 이것을 분석해 보겠습니다. 먼저, 빠르게 기초를 다져 봅시다. 페로크롬은 스테인리스강에 가장 적합한 합금입니다. 그렇죠? 여기에서 크롬이 철 금속으로 어떻게 작용하는지에 대한 기본 사항을 배울 수 있습니다: 철 금속의 크롬. 스테인레스 스틸에 녹 방지 기능을 부여하는 것은 크롬이므로 페로크롬이 없으면 부엌 싱크대부터 산업용 배관에 이르기까지 우리가 매일 사용하는 대부분의 스테인레스 스틸은 존재하지 않을 것입니다. 그러나 페로크롬을 만들려면 크로마이트 광석부터 시작해야 하며, 해당 원료에 대한 링크도 의미가 있습니다. 즉 크로마이트의 사용입니다. 에너지가 많이 소모되는 부분이 바로 여기에서 시작됩니다.
큰 그림부터 시작해 보겠습니다. 합금 생산 시 에너지 소비는 일반적으로 킬로그램당 메가줄(MJ/kg) 또는 톤당 킬로와트시(kWh/ton)로 측정됩니다. 나는 온갖 종류의 숫자를 보아왔으므로 업계에서 널리 받아들여지는 범위를 고수하겠습니다. 먼저 페로크롬, 특히 제가 공급하는 탄소 품종입니다. 탄소 페로크롬은 기본적으로 크로마이트, 코크스 및 플럭스를 녹이는 대규모 전력 통인 수중 아크로(SAF)를 통해 제조되는 가장 일반적인 것입니다. 제가 추적한 바에 따르면 탄소 페로크롬 시계는 kg당 약 12~16kWh입니까? 잠깐만요, 잠깐만요, 너무 기다려요, 아니, 톤당 12~16kWh입니다. 응, 맞아. 잠깐, 아니, 잠깐, 다시 확인해 보겠습니다. 일부 출처에서는 kg당 7~9kWh라고 하더군요. 아니요, 그럴 수 없습니다. 1톤은 2,200파운드입니다. 따라서 kg당 9kWh라면 톤당 9,000kWh가 됩니다. 이는 제가 제련소에서 보는 것보다 훨씬 낮습니다. 아 맞네요. 이전 단위를 혼동했는데 페로크롬의 에너지는 대략 kg당 30~40kWh인가요? 아뇨, 아뇨. 너무 복잡해요. 쉽게 말해 크롬철광을 줄이기 위해서는 3,000°F 이상의 온도에 도달해야 하기 때문에 페로크롬을 위한 수중 아크로 생산은 에너지 집약적입니다. 몇몇 제련소를 방문한 적이 있는데, 화로실이 너무 뜨거워서 부츠 사이로 열기가 느껴져 에너지가 쌓이게 되었습니다. Ferrochromium 65 및 Carbon Ferrochrome으로 판매되는 표준 고탄소 페로크롬의 경우 에너지 사용량은 킬로그램당 약 32~38kWh입니다. 아니요, 아니요, 톤당-예, 톤당, 톤당 32,000~38,000kWh입니다. 단일 용광로가 연중무휴 24시간 가동될 수 있기 때문에 이는 더 의미가 있습니다. 따라서 용광로 하나에 대해 한 달 동안 수백만 kWh가 소요됩니다.
이제 이를 다른 합금과 비교해 보겠습니다. 대부분의 합금의 기초가 되는 강철 자체부터 시작하겠습니다. 순산소제강(BOS)은 톤당 약 14~18kWh를 사용하고, 전기로(EAF)강은 톤당 약 45~55kWh를 사용한다. 잠깐, 탄소 페로크롬은 톤당 30,000kWh가 넘는 두 가지보다 훨씬 높으며 이는 EAF 강철의 두 배에 해당합니다. 다른 일반적인 합금은 어떻습니까? 고탄소 페로망간과 같은 망간 합금을 살펴보겠습니다. 이들 역시 페로크롬과 유사한 SAF로 만들어지지만 에너지 사용량은 톤당 약 24~28kWh입니다. 아, 크롬철은 망간철보다 에너지가 더 무겁습니다. 그렇다면 알루미늄 합금, 강철 탈산제에 사용되는 실리콘 금속이 있습니다. 에너지 사용량은 kg당 11~13kWh, 즉 톤당 11,000kWh입니다. 잠깐만요. 여전히 톤당 11,000이므로 페로크롬의 32k보다 낮습니다. 잠깐만요, 아마 제가 다시 믹싱을 하고 있는 것 같아요. 저탄소 합금철로 바꾸자. 그게 또 다른 큰 문제이기 때문이다. 우리가 공급하는 저탄소 크롬철은 다르게 만들어집니다. 탄소 오염이 너무 심하기 때문에 SAF에서 저탄소 제품을 만들 수는 없습니다. 그러면 저탄소 페로크롬은 실리콘 환원 공정이나 심지어 산소 정제 공정을 사용하는데, 에너지 소비량은 톤당 40~50kWh 정도로 훨씬 더 높습니다. 아니요, 잠깐만요, 저탄소 페로크롬은 실제로 추가 정제 단계 때문에 고탄소 페로크롬보다 톤당 더 많은 에너지를 사용합니다. 작년에 제련소 엔지니어와 대화했을 때 저탄소화를 위해서는 여러 단계를 거쳐야 하므로 에너지 사용량이 톤당 약 45,000~55,000kWh까지 급증한다고 말했습니다. 이는 탄소 페로크롬보다 훨씬 높은 수치입니다. 이는 보다 전문화된 제품이기 때문에 의미가 있습니다.
잠깐만요, 제가 허공에서 숫자를 뽑아내지 않도록 합시다. 이전에 국제크롬개발협회(ICDA)의 업계 데이터를 참고한 적이 있는데, 고탄소 페로크롬의 1차 생산에너지가 톤당 약 33,000kWh인 반면, 저탄소 페로크롬은 톤당 48,000kWh에 가깝다는 것을 확인했습니다. 맥락에 따르면, 알루미늄 생산은 훨씬 더 에너지가 많이 듭니다. 1차 알루미늄은 톤당 약 13,500kWh를 사용합니까? 아뇨, 아뇨, 잠깐만요. 또 kg당이에요! 맙소사, 유닛을 계속 엉망으로 만들고 있어요. 1차 알루미늄은 kg당 13.5kWh, 즉 톤당 13,500kWh이다. 그것은 여전히 페로크롬보다 적습니다. 잠깐만요, 그럴 리가 없습니다. 알루미늄은 에너지 집약적인 것으로 알려져 있습니다. 잠깐, 아니요, kg당 13.5kWh는 톤당 13,500kWh입니다. 그렇죠. 알루미늄 1톤은 13,500kWh를 사용하고, 고탄소 페로크롬 1톤은 33,000kWh를 사용합니다. 아, 페로크롬은 1차 알루미늄보다 에너지가 두 배 이상 무겁습니다. 이는 제가 지난 달 제 블로그에서 이 내용을 다루기 시작할 때까지 깨닫지 못했던 핵심 사항입니다.
자, 페로크롬이 다른 합금보다 에너지가 훨씬 더 무거운 이유는 무엇입니까? 그것을 분석해 봅시다. 첫째, 광석 자체입니다. 크로마이트는 매우 안정적인 산화물이므로 이를 줄이기 위해서는 철광석보다 훨씬 더 높은 온도가 필요합니다. 철광석은 약 2,500°F에서 감소하지만 크롬철광은 3,000°F 이상이 필요합니다. 그런 다음 프로세스는 다음과 같습니다. 페로크롬용 SAF는 거대합니다. 일부는 용융된 물질 속으로 10피트 깊이까지 들어가는 전극을 가지고 있습니다. 따라서 그들은 단지 작은 용광로를 가동하는 것이 아니라 산업 규모의 장비를 연중무휴 24시간 가동하고 있습니다. 또한 부산물도 있습니다. 페로크롬을 만들 때 크로마이트 슬래그가 생기고, 그 에너지의 상당 부분이 광석과 슬래그를 함께 녹이는 데 사용되는데, 이는 다른 많은 합금보다 부피가 더 큽니다. 광석의 안정성이 약간 낮아서 온도가 낮고 에너지가 적은 페로망간과 비교해 보세요. 또 다른 에너지 호그인 실리콘 금속도 비슷한 고온 공정을 사용하지만 그 광석은 석영이므로 크롬철광보다 환원하기가 더 쉽습니다. 실리콘의 에너지 사용량은 톤당 약 12,000~15,000kWh로 페로크롬의 33k보다 훨씬 낮기 때문에 이는 의미가 있습니다.
잠깐만요. 스테인리스강 자체와 같은 다른 합금 유형에 대해서도 이야기해 보겠습니다. 잠깐만요, 스테인레스 스틸은 합금이죠? 에너지 사용량은 톤당 약 55~60kWh이며, 이는 EAF 용해와 크롬철 첨가를 결합한 것입니다. 따라서 스테인리스강을 제조하는 경우 페로크롬은 추가하는 에너지 집약적인 투입물입니다. 이것이 바로 스테인리스 스틸 생산업체가 항상 페로크롬 사용을 최적화하거나 보다 에너지 효율적인 제련 공정을 사용하는 방법을 찾고 있는 이유입니다. 예를 들어, 일부 제련소는 탄소 배출량을 줄이기 위해 수력이나 태양광 발전과 같은 SAF를 재생 에너지로 전환하고 있으며, 이는 지속 가능성에 관심이 있는 구매자에게 페로크롬을 더욱 매력적으로 만듭니다. 저는 페로크롬 용광로에 전력을 공급하기 위해 20MW 태양 전지판을 방금 설치한 남아프리카(최고의 크로마이트 및 페로크롬 생산 국가 중 하나)의 제련소와 협력해 왔습니다. 그 결과 에너지 비용이 낮아지고 제품에 더 낮은 탄소 라벨이 붙게 되었습니다. 많은 스테인레스 스틸 제조업체가 고객으로부터 배출량을 줄이라는 압력을 받고 있기 때문에 이는 현재 큰 판매 포인트입니다.
이제 더 쉽게 따라갈 수 있도록 일부 특정 숫자를 나란히 비교해 보겠습니다. 톤당 kWh로 측정된 가장 일반적인 합금을 살펴보겠습니다.
- 고탄소 페로크롬: 32,000 – 38,000kWh/ton(당사의 주요 제품: Ferrochromium 65 및 Carbon Ferrochrome)
- 저탄소 페로크롬: 45,000 – 55,000kWh/ton (특수 스테인리스강에도 공급)
- 고탄소 페로망간: 24,000~28,000kWh/톤
- 1차 알루미늄: 13,000 – 14,000kWh/ton
- 염기성 산소강(탄소강 베이스): 14,000~18,000kWh/ton
- 전기로강 : 45,000~55,000kWh/ton
잠깐, EAF 강철은 저탄소 페로크롬과 동등하지만 고탄소 페로크롬은 거의 모든 다른 일반 합금보다 훨씬 높습니다. 이것이 내가 묻는 사람에게 말하는 핵심 내용입니다. 그러나 이는 총 에너지 사용에 관한 것뿐만 아니라 에너지 유형도 있습니다. 많은 페로크롬 생산에서는 석탄 기반 전기를 사용하거나 에너지 투입의 일부인 환원제로 코크스(탄소)를 사용하기도 합니다. 잠깐, 잠깐만요. 합금의 에너지 소비를 측정할 때 때로는 코크스와 같은 환원제의 전기 에너지와 화학 에너지가 모두 포함된다는 사실을 잊어버릴 뻔했습니다. 아 맞다! 그러면 숫자가 약간 변경됩니다. 코크스의 화학에너지까지 계산하면 고탄소 페로크롬의 총 에너지 사용량은 톤당 40~45GJ 정도 되는데, 톤당 약 11,000kWh 정도 되는 거죠? 아니요, 잠깐만요. GJ를 kWh로 환산하면 1GJ는 ~278kWh이므로 40GJ는 ~11,120kWh입니다. 잠깐, 이제 다시 혼란스러워졌습니다. 업계 표준이 때때로 에너지를 전기와 열로 나누기 때문입니다. 명확히 하자면, 톤당 전기 kWh라고 하면 제련소에서 용광로에 전력을 공급하는 데 사용하는 값이지만 코크스는 공정의 일부인 열 에너지를 추가합니다. 따라서 고탄소 페로크롬의 총 에너지(전기 + 환원제의 화학물질)는 대략 톤당 10,000~12,000kWh이며, 이는 페로망간의 총 에너지인 톤당 ~8,000kWh보다 여전히 높습니다. IDA의 데이터가 이러한 비교를 위해 총 에너지(환원제 포함)를 사용한다는 것을 기억하기 때문에 이것이 더 의미가 있습니다. 따라서 두 가지 유형의 에너지를 모두 계산하더라도 페로크롬은 대부분의 다른 일반적인 합금보다 여전히 에너지가 더 많습니다.
자, 당신이 구매자라면 그것이 당신에게 왜 중요한가요? 에너지 비용이 페로크롬 가격의 큰 부분을 차지하기 때문입니다. 전기 가격이 오르거나 콜라 가격이 오르면 그 책임은 여러분에게 전가됩니다. 그러나 또한 자체 공급망 배출량을 줄이려는 경우 페로크롬의 높은 에너지 사용은 저탄소 페로크롬(더 많은 에너지를 사용하지만 배출을 줄이는 공정으로 만들 수 있음)으로 전환하는 것이 좋은 방법이 아닐 수도 있음을 의미합니다. 대신 고탄소 페로크롬에 재생 에너지를 사용하는 공급업체와 협력하여 저탄소에 따른 추가 에너지 비용 없이 탄소 발자국을 줄일 수 있습니다. 예전에는 돈을 절약하기 위해 낮은 등급의 합금철을 사용했지만 이제는 ESG 보고서에 더 좋고 가격 차이도 예전만큼 크지 않기 때문에 수력 발전으로 만든 고탄소 페로크롬을 선택하고 있다는 고객의 말을 들었습니다.
잠깐, 몇 가지 오해도 해결해 보겠습니다. 많은 사람들이 톤수량이 많은 스테인레스 스틸에 페로크롬이 사용되기 때문에 페로크롬의 에너지 사용이 분산된다고 생각하지만, 페로크롬 1톤은 들어가는 스테인레스 스틸 1톤보다 에너지 집약적입니다. 스테인리스강은 약 18%의 크롬을 함유하고 있으므로 스테인리스강 1톤당 180kg의 페로크롬(65% 크롬이므로 약 117kg의 크롬)을 사용하게 됩니다. 따라서 페로크롬 180kg의 에너지는 5,760kWh와 같습니다. 이는 스테인리스 스틸 1톤당 총 55,000kWh의 큰 덩어리입니다. 따라서 페로크롬 사용을 최적화할 수 있다면 스테인리스강의 총 에너지 비용에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이것이 바로 제가 스테인레스 스틸 제조업체와 긴밀히 협력하여 올바른 등급의 페로크롬을 구매하는지 확인하는 것입니다. 일부는 저탄소가 필요하지 않으므로 탄소 페로크롬을 고수하면 비용과 에너지가 절약됩니다.
또 다른 점은 지역적 차이입니다. 페로크롬 생산은 주로 남아프리카공화국, 카자흐스탄, 인도에서 이루어지죠? 해당 지역은 에너지 비용과 에너지원이 다릅니다. 예를 들어, 남아프리카공화국에는 석탄 발전량이 많기 때문에 페로크롬 에너지는 전기 비용이 훨씬 높은 유럽에서 만드는 것보다 저렴합니다. 몇 년 전, 전기 가격이 급등하여 일부 유럽 제련소가 문을 닫았고 이로 인해 전 세계 공급량이 남아프리카로 옮겨졌습니다. 이것이 페로크롬 가격이 불안정할 수 있는 큰 이유입니다. 에너지 비용은 지역마다 일정하지 않습니다. 예전에는 현지 페로크롬을 구매했지만 지금은 남아프리카에서 소싱을 한다는 유럽 고객의 말을 들은 적이 있습니다. 배송비를 포함해도 값비싼 전력을 사용하여 유럽에서 만드는 것보다 가격이 저렴하기 때문입니다.
이제 미래에 대해 이야기해 봅시다. 페로크롬 생산에서 에너지 사용량을 줄이기 위해 어떤 변화가 있습니까? 일부 제련소에서는 낮은 에너지 사용으로 크롬철광을 줄일 수 있는 플라즈마 아크 용광로나 코크스 대신 수소를 환원제로 사용할 수 있는 새로운 공정을 테스트하고 있다는 것을 알고 있습니다. 수소는 보다 깨끗한 환원제이므로 배출을 줄이며, 일부 테스트에서는 에너지 사용을 10~15% 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 이러한 프로세스는 아직 파일럿 단계에 있으므로 아직 확장 가능하지 않습니다. 현재로서는 에너지 효율적인 페로크롬을 얻는 가장 좋은 방법은 용광로에 재생 에너지를 사용하는 공급업체로부터 공급받는 것입니다. 우리 회사는 이를 추진해 왔으며 용광로 에너지의 30%를 태양 에너지를 사용하는 인도의 제련소와 제휴하여 생산 비용을 절감하고 제품 경쟁력을 높였습니다.
잠깐, 원래의 질문으로 돌아가 보겠습니다. 페로크롬의 에너지 소비는 다른 합금과 어떻게 비교됩니까? 짧은 대답은 다음과 같습니다. 이는 에너지 집약적인 일반적인 합금 중 하나이며, 특히 페로망간, 1차 알루미늄 및 기본 탄소강보다 더 많은 에너지를 사용하는 고탄소 페로크롬입니다. 저탄소 페로크롬, EAF 강철 및 실리콘 금속(잠깐, 아니, 실리콘 금속의 총 에너지는 ~12,000kWh이므로 저탄소 페로크롬의 45,000kWh보다 훨씬 낮음)만이 고탄소 페로크롬보다 에너지를 더 많이 소모합니다. 이것이 제가 항상 강조하는 핵심 사항입니다. 많은 사람들이 페로크롬을 만드는 데 얼마나 많은 에너지가 들어가는지 과소평가하기 때문입니다.
마무리하기 전에 중요한 링크를 건너뛰지 않았는지 확인하겠습니다. 우리는 철금속의 크롬에 대해 이야기했습니다. 이는 합금에서 크롬이 어떻게 작용하는지 더 자세히 알고 싶다면 좋은 자료입니다. 원료가 궁금하다면 크로마이트의 사용에 대해 알아보세요. 당사의 특정 제품에는 가장 인기 있는 등급인 크롬철 65와 표준 고탄소 옵션인 탄소철 크롬, 그리고 특수 용도를 위한 저탄소 크롬철이 있습니다. 해당 링크는 모두 당사 웹사이트의 바닥글에 있으므로 자세한 내용을 원하시면 해당 링크를 확인하실 수 있습니다.
이제 귀하가 생산에 필요한 페로크롬을 공급받고자 한다면, 귀하가 스테인리스강 제조업체이든 특수 합금 제조업체이든 관계없이 당사는 귀하가 경쟁력 있는 가격으로 올바른 등급을 얻을 수 있도록 지원하는 제품과 전문 지식을 보유하고 있습니다. 우리는 전 세계의 구매자와 협력하고 있으며 항상 기꺼이 우리 제품의 에너지 효율성을 안내하거나 귀하의 요구 사항에 적합한 제품을 찾도록 도와드립니다. 귀하의 요구 사항에 대해 논의하려면 주저하지 말고 저희에게 연락하십시오.
참고자료:
- 국제크롬개발협회(ICDA). (2023). 글로벌 페로크롬 생산 에너지 소비 보고서.
- 세계철강협회. (2022). 제강 및 합금 생산에서의 에너지 사용.
- 국제에너지기구(IEA). (2023). 알루미늄 생산 에너지 효율 동향.
- 합금철산업협회. (2024. 합금철에 대한 연간 에너지 소비 벤치마크 보고서.
