加快环保钢铁
制造技术开发

韩国14%的温室气体发生自钢铁产业

半导体、汽车、船舶的共同点是什么？ 朴柱炫教授以意想不到的提问开始对话。这不都是韩国的主要出口产品吗？但是朴柱炫教授所期待的答案并不是这个。

"它们的共同点就是都需要用铁。我国是世界第六大钢铁生产国，也是世界第一大钢铁消费国。这意味着人均钢铁消费最多。因此，在半导体、汽车、造船产业上，韩国必然具有最大的竞争优势。"

岂止这些行业。不仅是建筑、机械、电子产品、医疗等产业，日常生活中也很难找到不用铁的领域。 但问题是，在生产铁的过程中会发生大量的温室气体。在过去的几百年里，人们使用碳来去除自然状态下氧化铁中的氧气来获得铁。理由很简单，因为价格最便宜。

"遗憾的是，以目前的炼铁技术，用铁矿石生产1吨铁时，会排放约2吨的二氧化碳CO₂。因此，全世界温室气体中有7%左右是由钢铁产业排放的。但在韩国，这个比率会上升到两倍。即就是说，14%的CO₂就发生自钢铁产业，而这是不可否认的现实。"

世界各国根据《巴黎协定》，从2016年开始自愿公开温室气体减排目标，并为此付诸努力。钢铁产业界也积极参与其中，特别是欧洲和日本的钢铁企业，正提前着手开发温室气体减排技术。欧盟从2004年开始推进"ULCOS(Ultra-Low CO₂ Steelmaking/超低二氧化碳排放炼钢工艺研究项目)",日本从2007年开始在政府主导下推动"COURSE50(CO₂ Ultimate Reduction System for Cool Earth 50/氢还原型炼铁技术开发项目)"。目标都是开发能够实现突破性减排的钢铁技术。

韩国也公布在2050年之前实现碳中和，并在此目标下正在将所有产业结构转为低碳经济结构。钢铁产业也从2017年开始在政府主导下开展名为"COOLSTAR(CO₂ Low-Emission Technology of Steelmaking and Hydrogen Reduction)"的环保钢铁技术开发项目。

如果用氢代替碳？

"我们研究室也在参与相关项目。虽然起步比欧洲和日本晚10多年，但有20多所高校、政府出资研究所、企业等参与，正加快技术开发步伐。目前结束了第一期研究(2017~2023年)，从今年开始将进入为期八年的第二期研究。"

COOLSTAR项目的目标是开发"氢还原制铁"等世界最高水平的环保钢铁制造技术。朴柱炫教授表示：“未来将利用氢气生产铁，而不是碳。”氢气在铁矿石中去除氧后会生成水（H₂O）而不是二氧化碳，因此既可以环保又可以生产铁。但关键是从哪里获得如此多的氢气，并可以以低廉的价格购买。为了保护环境，得用“绿色氢气”，就是用新再生能源生产的电分解水后生成的氢气，而问题韩国的绿色氢气产量不足以钢铁厂使用。因此，一些钢铁企业为落实氢还原制铁，甚至考虑从澳大利亚、中东、东南亚国家进口绿色氢气。

另一种对策是用废铁(scrap)生产高级钢铁产品，而不是用铁矿石。熔化废铁制造新铁时，与铁矿石生产铁时相比，CO₂排放量可降低到五分之一水平。但是这里也有先决课题。熔化废铁耗电量巨大，要想生产真正的环保钢铁，需要使用可再生能源生产的电力，还要开发出可去除废铁杂质的高端技术。

"哪个国家或企业能够率先解决这两个问题，那它将拥有未来钢铁技术的霸权。韩国没有高质量铁矿石，可再生能源也极度匮乏。换句话说，情况非常不利。但是我们拥有一支富有创造力和勤劳诚实的优秀人才队伍。我们研究室也在跟韩国钢铁企业联手开展多项共同研究。

与钢铁企业携手研究环保钢铁技术

在过去的25年里，朴柱炫教授关注研究高附加值钢铁制造技术，致力于最高级钢铁的国产化。2021年，朴教授的研究室入选现代制铁的第一号指定研究室，开始共同研究环保、高附加值钢铁制造技术，从中培养出诸多优秀人才。共同研究领域是开发减排相关环保钢铁工艺，就是开发一种工艺技术，可以通过在电炉中熔解废铁或其他铁原料来生产优质钢铁，从中节省电炉耗能并减少二氧化碳排放。除了这些直接减排工艺技术外，朴教授还在研究环保电动汽车所需的电动电机用高级钢板制造技术。

另一方面，朴柱炫教授从2022年开始参加了POSCO的"碳中和绿色钢铁技术咨询委员团"。在咨询委员团，各领域专家一同探讨和学习各类技术和战略，包括以POSCO独有的"HyREX(Hydrogen Reduction Ironmaking)"氢还原制铁相关环保钢铁制造技术，及其相关氢的生产运输、储存技术，还有多种能源方案等。朴柱炫教授主要提供"环保电炉工艺技术"相关咨询。

"为了实现碳中和，我们正与多家钢铁企业开展合作。在企业的立场上，立即获利固然重要，但从长远角度来看，还要制定和实践ESG管理相关具体实行方案才行。为此，需要与高校专家建立紧密合作关系。而大学则要培养出企业需要的高级人才。"

因此，朴柱炫教授不仅开发技术，还致力于培养高级人才。朴柱炫教授表示：“我们要培养最优秀的人才，并引导他们能够在产业现场为企业利益，乃至国家发展、人类和环境做出贡献。”朴教授正自信地一步步执行这一任务。