철강의 순환경제 기여

순환 경제에 대한 철강의 기여

전 세계적으로 두 가지 유형의 경제가 존재합니다. (i) 선형 경제, (ii) 순환 경제입니다. 순환경제는 기존의 선형경제에 대한 대안으로 자원을 최대한 오랫동안 사용하고 사용하는 동안 최대한의 가치를 추출한 다음 각 서비스 수명이 끝날 때마다 제품 및 자재를 회수 및 재생하는 방식입니다. . 지난 산업 혁명 이후 경제 성장은 1차 자원 소비와 밀접하게 연결되었습니다. 순환 경제 모델은 현재의 글로벌 소비 패턴이 지속 가능하지 않다는 인식 때문에 경제 성장과 자원 사용을 분리하려고 시도합니다. 현재 선형경제체제에서 순환경제체제로의 전환이 진행되고 있다. 철강은 우리 삶의 도처에 있고 지속 가능한 미래의 핵심이기 때문에 철강 산업은 글로벌 순환 경제의 필수적인 부분입니다.

그 진화와 다양화 과정에서 산업경제는 산업화 초기에 확립된 하나의 근본적인 특성을 벗어나지 않았습니다. 산업 경제는 'take-make-dispose' 패턴을 따르는 선형 자원 소비 모델을 기반으로 합니다. 선형 'take-make-dispose' 모델은 쉽게 접근할 수 있는 많은 양의 자원과 에너지에 의존하며, 따라서 이 모델이 작동하는 현실에 점점 부적합합니다. 조직은 자재를 추출하여 제품 생산에 사용하고 고객에게 제품을 판매하고 고객은 제품 수명이 다하고 더 이상 의도한 목적을 달성하지 못할 때 폐기합니다. 이는 선형 경제 개념(그림 1)의 경우 발생할 수 있는 외부 효과에 대한 우려가 없는 표준입니다. 또한 이러한 행동은 자원이 무한하며 경제 성장을 지원하려면 외부 입력이 필요하다는 가정에 기반합니다.

그림 1 선형 경제 개념

선형 경제 개념에서 초점은 이 직선을 따른 효율성 개선에 있었습니다. 효율성이 높으면 필요한 자재와 자원이 줄어들어 생산 단위당 외부 효과가 줄어듭니다. 그러나 효율성만을 위해 노력하는 것, 즉 단위 제조 생산량당 소비되는 화석 에너지의 감소는 자원 비축의 유한한 특성을 변경하지 않고 불가피한 지연을 지연시킬 수 있습니다. 전체 운영 체제의 변경이 필요한 것 같습니다.

그러나 이제 마음가짐이 서서히 바뀌고 있습니다. 선형 경제 개념에 대한 의존도는 앞으로 몇 년 동안 경제를 형성할 강력한 파괴적 추세의 결과로 점점 약해지고 있습니다. 이러한 경향은 (i) 자원 부족과 더 엄격한 환경 기준이 유지될 것, (ii) 변화를 허용하는 정보 기술의 소유, (iii) 소비자 행동의 만연한 변화를 목격하는 것입니다.

순환 경제 개념은 선형 접근 방식에 대한 반응입니다. 우리 행성의 자원은 무한하지 않으며 외부의 천연 재료 없이도 성장과 가치를 창출할 수 있다는 이해에서 비롯됩니다. 순환 경제의 개념은 수명이 다하면 재료, 에너지 및 제품을 버리는 대신 이 직선을 구부려 끝과 시작을 다시 연결하고 닫힌 루프를 형성하는 것을 목표로 합니다. 이 개념은 새로운 것이 아니지만 사람들이 더 풍요로워지고 조직이 사람들이 새로운 업데이트된 제품을 구매해야 하는 이익을 얻으면서 잊혀진 것입니다. 순환 경제는 금융, 제조업, 인적, 사회적 또는 자연적 자본 재건을 목표로 합니다. 이 접근 방식은 상품과 서비스의 흐름을 향상시킵니다.

순환 경제 개념은 뿌리가 깊으며 단일 날짜 또는 저자로 거슬러 올라갈 수 없습니다. 그러나 현대 경제 시스템 및 산업 프로세스에 대한 실제 적용은 소수의 학계, 사상가 및 기업의 노력의 결과로 1970년대 후반부터 추진력을 얻었습니다. 일반 개념은 (i) 재생 설계, (ii) 성능 경제, (iii) 요람에서 요람 프레임워크, (iv) 산업 생태학, (v) 모델로서의 자연, 척도로서의 자연, 멘토로서의 자연의 세 가지 핵심 원칙.

순환 경제는 의도와 설계에 의해 회복되거나 재생되는 산업 시스템입니다. 제품 또는 부품을 수리 또는 재생산, 재사용, 반품 및 재활용하는 전제를 기반으로 합니다. '수명 종료' 개념을 복원으로 대체하고 재생 에너지 사용으로 전환하며 재사용을 저해하는 독성 화학 물질의 사용을 제거하고 우수한 재료, 제품, 시스템 설계를 통해 폐기물 제거를 목표로 합니다. , 그리고 이 내에서 비즈니스 모델. 그림 2는 순환 경제 개념을 보여줍니다.

그림 2 순환 경제 개념 및 폐기물 관리 계층

순환 경제의 본질은 가치 창출과 유한한 천연 자원의 소비를 분리하고 제품이 자연적으로 폐기물로 끝나는 수명 종료 개념을 대체하는 것입니다. 새로운 비즈니스 모델을 통한 소유권 개념의 변화와 함께 제품 디자인, 재료 및 시스템의 변화로 낭비를 제한하고 궁극적으로 제거할 수 있습니다. 이를 달성하기 위한 가장 중요한 기본 원칙은 아마도 소각이나 매립을 통해 폐기되는 대신 자재를 재사용하여 신제품을 만드는 자재 재활용일 것입니다. 그러나 순환 경제는 재활용 그 이상을 포함합니다. 순환 시스템을 달성하려면 자재 재활용을 완전히 지원하는 동시에 자연 자본의 가치를 극대화하기 위한 근본적인 변화가 필요합니다. 이는 (i) 재료 재순환, (ii) 제품 재료 효율성, (iii) 새로운 비즈니스 모델과 같은 일련의 새로운 접근 방식을 수반하며, 이는 모두 순수 재료에 대한 수요 감소에 기여하여 원자재 추출 및 생산 감소로 이어집니다. 이산화탄소(CO2) 배출량 감소

순환 경제는 제품의 수명이 다했을 때 제품 내에서 가치가 유지되도록 하는 동시에 낭비를 줄이거나 제거합니다. 이 아이디어는 환경, 사회 및 경제적 요인 간의 상호 작용에 중점을 둔 지속 가능성의 3중 결론 개념의 기본입니다. 라이프 사이클 접근 방식 없이는 진정한 순환 경제를 가질 수 없습니다.

순환 경제 개념은 몇 가지 간단한 원칙을 기반으로 합니다. 첫째, 순환 경제의 핵심은 폐기물을 '설계'하는 것입니다. 이 개념에는 폐기물이 없습니다. 제품은 분해 및 재사용 주기에 맞게 설계 및 최적화되었습니다. 이러한 빡빡한 구성 요소 및 제품 주기는 순환 경제를 정의하고 대량의 내재된 에너지와 노동력이 손실되는 폐기 및 재활용과 구별됩니다. 둘째, 순환성은 제품의 소모성 구성 요소와 내구성 구성 요소를 엄격하게 구분합니다. 오늘날과 달리 순환 경제의 소모품은 대부분 생물학적 성분 '영양소'로 이루어지며, 이는 최소한 무독성이며 심지어 유익할 수도 있으며 직접 또는 연속 사용으로 생물권으로 안전하게 되돌릴 수 있습니다. 반면에 엔진이나 컴퓨터와 같은 내구재는 금속 및 대부분의 플라스틱과 같이 생물권에 적합하지 않은 기술적 영양소로 만들어집니다. 처음부터 재사용을 위해 설계되었습니다. 셋째, 이 주기에 연료를 공급하는 데 필요한 에너지는 본질적으로 재생 가능해야 하며, 다시 자원 의존도를 줄이고 시스템 복원력(예:오일 쇼크)을 증가시킵니다.

순환 경제 내에서 건설 제품의 수명이 다한 자격 증명은 중요합니다. 또한 재사용과 재활용의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 이것은 일반적으로 느슨한 정의를 가지고 있지만 폐기물 관리 및 순환 경제 내에서 보다 구체적인 정의를 갖는 재활용이라는 용어의 경우에 특히 중요합니다. 재활용은 폐기물을 새로운 재료 및 제품으로 변환하는 과정으로, 원래의 재료 또는 제품과 같거나 다를 수 있습니다. 일반적으로 재활용 프로세스에는 에너지가 필요합니다. 재활용은 실제 또는 폐쇄 루프 재활용 또는 다운 사이클링이 될 수 있습니다. 반면에, 재사용은 첫 번째 수명 이후에 객체를 (원래 형태로) 후속적으로 사용하는 것입니다. 용도를 변경할 수 있지만 개체에 약간의 변경만 있을 뿐 유사한(또는 동일한) 형태를 유지합니다. 환경 또는 순환 경제 혜택(일반적으로 수명 주기 평가를 사용하여 평가됨)이 크게 다를 수 있으므로 서로 다른 두 가지 유형의 재활용을 구분하는 것도 중요합니다. '실제 또는 폐쇄 루프 재활용'에서 제품은 정확히 동일한 재료 특성을 가진 제품으로 재활용됩니다. 진정한 재활용의 예는 강철을 재용해하여 재활용하는 것입니다. '다운 사이클링'의 경우 '다운 사이클링' 프로세스는 재료를 품질이 낮고 기능이 저하된 새로운 재료로 변환하는 것으로 구성됩니다. 다운 사이클링'의 예는 내화 모르타르를 생산하기 위해 내화 재료를 파쇄 및 분쇄하는 것입니다.

Ellen MacArthur 다이어그램(그림 3)은 개념적으로 환경에 가장 적합한 것에 따라 폐기물 관리 옵션의 순위를 지정합니다. 이것은 수년 동안 유럽 연합 폐기물 정책 프레임워크의 중심 개념이었습니다. 이 개념에 따른 폐기물 관리 계층은 그림 2에 나와 있습니다.

순환 경제에 대한 그림 3 Ellen MacArthur 다이어그램

철강 및 순환 경제

강철은 튼튼하고 내구성이 뛰어나며 다용도로 재활용할 수 있는 재료와 가볍고 유연하며 적응할 수 있고 재사용할 수 있는 구조적 프레임 시스템으로서 우수한 순환 경제 자격을 갖추고 있습니다. 강철의 주요 이점 중 하나는 거의 모든 응용 분야의 특정 강도, 내구성 및 수명 종료 재활용 요구 사항을 충족하도록 설계할 수 있다는 것입니다. 강도, 재활용 가능성, 가용성, 다재다능함, 경제성의 조합이 강철을 독특하게 만듭니다.

현재의 연구는 오늘날 이용 가능한 것보다 훨씬 더 강하고 가벼운 새로운 강철의 생산으로 이어집니다. 청정 풍력 에너지 생산에 필수적인 풍력 타워 터빈은 이미 10년 전보다 50% 더 가볍습니다. 70미터 타워의 경우 이는 CO2 배출량이 200톤 감소하는 것으로 해석됩니다. 더 높은 강도 대 중량 비율로 인해 새로운 강철은 최대 30미터의 타워 섹션을 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 운송 및 조립 중 배출을 줄입니다.

고급 철강도 건설용으로 개발되고 있습니다. 더 크고 더 높은 건물을 보다 효율적인 방식으로 건설할 수 있으며 가능한 한 적은 양의 폐기물을 생산합니다. 고급 철강의 사용은 건설에 사용되는 철강의 양을 줄일 것으로 예상됩니다. 더 얇고 가벼운 강철 부품 덕분에 운송 비용도 절감됩니다. 또한 필요한 용접 수의 감소로 인해 공장 및 현장 건설에서 처리하는 데 필요한 시간을 단축합니다. 이러한 강철을 사용하면 건물 구조의 기둥 수를 줄이고 더 얇게 만들 수 있습니다. 결과적으로 더 넓은 영역이 생기고 더 나은 디자인과 공간 사용의 기회를 제공합니다. 고급 강철을 사용하면 지진으로 인해 발생하는 지진 에너지의 대부분을 흡수하는 소산 메커니즘을 통합한 구조를 개발할 수 있습니다.

순환 경제는 제품 수명을 연장합니다. 제품의 수명이 길수록 조달하는 데 필요한 원자재가 줄어듭니다. 제품의 내구성은 원료의 고갈을 줄이는 데 기여합니다. 가능한 한 오랫동안 제품을 최고의 유용성과 가치로 유지하는 것은 순환 경제의 핵심 구성 요소입니다. 간단히 말해서 제품의 수명이 길수록 조달 및 처리해야 하는 원자재와 폐기물 발생량이 줄어듭니다. 철강 제품은 본질적으로 내구성이 있다는 의미로 수명이 오래갈 뿐만 아니라 여러 철강 제품을 처음 사용한 후에도 재사용할 수 있다는 의미입니다.

강철은 또한 자체 수명을 촉진합니다. 구조의 구성을 변경해야 하는 경우 철골 건물을 쉽게 조정할 수 있습니다. 건물은 지역 사회와 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 분해 및 재건할 수 있습니다. 강하고 내구성 있는 외부 철골 구조는 변화하는 요구 사항에 맞게 여러 내부 재구성을 수용할 수 있습니다. 강철로 만든 창고나 산업 건물은 현대적인 생활 공간이나 작업 공간으로 쉽게 전환할 수 있습니다. 이는 건물의 사용 수명(및 건물에 포함된 강철의 수명)을 연장하여 자원을 절약하고 비용을 절감합니다.

강철은 야금/화학 및 제품 측면에서 다재다능한 소재입니다. 무한 재활용 가능한 소재입니다. 구조적 제품 요소는 내구성이 있고 견고하며 치수적으로 안정적이며 함께 볼트로 고정되어 본질적으로 분리 및 재사용이 가능한 조립품을 형성할 수 있습니다. 강철 구조물은 현장에서 쉽게 확장 및 재구성할 수 있습니다. 강철은 단일 재료가 아닙니다. 연강에서 고강도강, 고급 고강도강, 스테인리스강과 같은 특수강에 이르기까지 다양한 등급의 강이 있습니다. 강철의 각 등급에는 특정 용도에 맞게 설계된 특성이 있습니다. 실제로 물리적, 화학적, 환경적 특성이 서로 다른 3,500가지 이상의 다양한 구성 또는 등급의 강철이 있습니다. 여기에 다양한 제품의 크기와 모양을 더하면 3500이라는 수치는 몇 배로 늘어난다. 다양한 철강 제품은 포장, 엔지니어링, 백색 및 황색 제품, 차량 및 건설과 같은 다양한 분야의 특정 응용 분야에 맞게 조정됩니다. 오늘날 사용 가능한 현대 철강의 약 75%가 지난 20~30년 동안 개발되었습니다. 에펠탑이 오늘날 재건된다면 지난 세기 동안 철강 산업이 이룩한 강도와 품질 향상 덕분에 철강 요구량이 원래(1889년) 사용된 철강의 3분의 1에 불과합니다.

철강의 다목적성은 철강 스크랩을 혼합하여 재활용 프로세스를 통해 시간이 지남에 따라 변화하는 수요를 충족하는 다양한 유형의 철강(다양한 등급 및 제품)을 생산할 수 있기 때문에 재활용을 촉진합니다. 예를 들어, 여분의 산업 기계에서 나온 강철은 자동차나 백색 가전과 같은 보다 현대적인 제품으로 재활용될 수 있으며, 그 다음 아직 발견되지 않은 새로운 애플리케이션으로 재활용될 수 있습니다.

제품의 수명을 연장하는 것은 순환 경제의 또 다른 핵심 측면입니다. 이론적으로 모든 새로운 강철은 재활용 강철로 만들 수 있습니다. 그러나 이는 강재의 강도와 내구성을 고려할 때 강재의 수명이 길기 때문에 현실적으로 불가능하다. 지금까지 만들어진 철강 제품의 약 75%가 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 강철로 만든 건물 및 기타 구조물은 적절한 유지 관리가 수행되면 40년에서 100년 이상 지속될 수 있습니다.

제품의 수명 연장은 유연하고 변화에 적응할 수 있는 제품을 만들어 제품을 생산하는 데 사용되는 재료와 자원에서 더 오래 사용할 수 있고 더 큰 가치를 추출할 수 있도록 함으로써 달성할 수 있습니다. 각계각층의 변화 속도는 그 어느 때보다 빠릅니다. 변화하는 작업 패턴, 새로운 건물 서비스 및 정보 기술, 변화하는 인구 통계 및 새로운 법률은 모두 철강 제품에 새롭고 다양한 요구를 가하고 있습니다. 지속 가능한 제품은 규제 또는 시장 주도 여부에 관계없이 용도 변경이 유연하고 미래의 요구 사항과 요구 사항에 적응할 수 있어야 합니다.

크고 무거운 구조용 강철 구성요소는 수명 종료 관리를 위한 계획이 필요합니다. 그러나 가치가 있는 철 스크랩을 사용하면 이러한 구성 요소를 회수하고 재활용하려는 인센티브가 높고 매립지에 버리는 비용을 지불하는 것보다 비용 효율적입니다.

잘 구조화된 순환 경제에서 철강은 경쟁 재료에 비해 상당한 경쟁 우위를 가지고 있습니다. 이러한 장점을 정의하는 4가지 키워드는 그림 2와 같이 (i) 감소, (ii) 재사용, (iii) 재생산, (iv) 재활용입니다.

줄이라는 것은 제품의 무게를 줄여서 사용되는 재료의 양을 줄이는 것을 의미합니다. 순환 경제의 중요한 열쇠입니다. 연구, 기술 및 우수한 계획에 대한 투자를 통해 철강 생산자는 지난 50~60년 동안 철강을 만드는 데 필요한 원자재와 에너지의 양을 크게 줄였습니다. 또한 철강 생산자는 여러 응용 분야에서 고강도 및 고급 고강도 강 등급의 사용을 적극적으로 홍보하고 개발하고 있습니다. 이러한 등급은 풍력 터빈에서 자동차, 건설 패널에 이르는 응용 분야의 경량화에 기여합니다. 이 때문에 동일한 강도와 기능을 제공하기 위해 더 적은 양의 강철이 필요합니다.

강철의 재사용 특성은 내구성 때문입니다. 강철은 재제조 여부에 관계없이 여러 가지 방법으로 재사용하거나 용도를 변경할 수 있습니다. 이는 이미 자동차 부품, 건물, 레일 및 기타 여러 애플리케이션에서 발생하고 있습니다. 강철의 재사용은 원래의 용도에만 국한되지 않습니다. 칼이 쟁기로 바뀌었던 고대 시대로 거슬러 올라갑니다. 재사용은 일반적으로 안전성, 기계적 특성 및/또는 보증을 줄이지 않고 기술적으로 가능한 영역에서 수행됩니다. 에코 디자인, 재사용 및 재활용을 위한 디자인, 자원 효율성이 대중화됨에 따라 재사용률이 증가할 것입니다.

재사용은 재처리에 필요한 에너지가 거의 또는 전혀 없기 때문에 유리합니다. 강철의 내구성은 수명이 다했을 때 부분적으로 또는 완전히 재사용할 수 있는 여러 제품을 보장합니다. 이것은 철강 제품의 수명을 상당히 연장할 수 있습니다. 그러나 재사용이 성공하려면 수명 주기 사고를 기반으로 한 초기 설계가 중요합니다.

건설 산업은 구조용 빔, 지붕 및 벽 요소와 같은 강철 구성 요소의 재사용을 수용한 최초의 산업 중 하나였습니다. 점점 더 이러한 요소가 재사용을 위해 설계되고 있습니다. 현재 철근은 재사용되지 않고 재활용되지만 표준 바닥 슬래브와 같은 모듈식 철근 콘크리트 요소를 만들 기회가 있습니다.

용도 변경을 통한 재사용에는 제품을 새로운 용도에 적합하도록 특별히 설계된 수집 및 재처리 시스템이 포함됩니다. 재사용 애플리케이션에 필요한 에너지 및 자원의 양은 원자재에서 새로운 애플리케이션을 생산하는 것보다 상당히 낮을 수 있습니다. 예를 들어, 선박 건조에 사용된 강판은 다시 압연되어 새로운 선박 건조에 사용될 수 있습니다. 유일한 입력은 강철을 재가열, 재압연 및 운송하는 데 필요한 에너지입니다.

여러 철강 제품을 재생산할 수 있습니다. 다양한 철강 제품이 이미 재생산되고 있습니다. 여기에는 공작 기계, 전기 모터, 자동 변속기, 사무용 가구, 가전 제품, 자동차 엔진 및 풍력 터빈이 포함됩니다. 철강 부품의 내구성을 살리기 위해 재사용을 위해 재가공됩니다. 재제조는 내구성 있는 중고 제품을 새 제품과 같은 상태로 복원합니다. 완전히 분해하고 새 부품을 넣을 수 있는 복원과 달리, 제품을 작동시키는 데만 국한된 프로세스인 수리와 다릅니다.

재생산은 내구성이 있는 중고 제품을 새 제품과 같은 상태로 복원합니다. 여기에는 각 구성 요소를 철저히 청소하고 손상 여부를 검사한 후 OEM(주문자 상표 부착) 사양으로 수리하거나 새 부품으로 교체하는 제품 분해가 포함됩니다. 그런 다음 제품이 재조립되고 적절한 작동을 확인하기 위해 테스트됩니다. 이 프로세스는 철저한 복원이 아닌 제품을 작동시키는 것으로 제한되는 수리와 다릅니다. 또한, 재사용 또는 재생산을 위한 철강 제품을 설계함으로써 더 많은 자원을 절약할 수 있습니다.

철강 산업은 철강이 처음 만들어질 때부터 철강 재활용이 이루어졌습니다. 이는 철강 제조에 투자된 원자재의 가치가 철강 제품의 수명이 다한 후에도 지속되고 철강이 사회의 영구적인 자원으로 남아 있음을 보장합니다. 모든 철강 제품은 본질적으로 재활용이 가능하며 구조용 철강 요소도 본질적으로 재사용이 가능합니다. 또한 강철은 100% 재활용 가능하며 반복해서 재활용하여 폐쇄된 재료 루프에서 새로운 강철 제품을 만들 수 있습니다. 재활용 강철은 원래 강철의 고유한 특성을 유지합니다. 철강 스크랩의 높은 가치는 재활용의 경제적 실행 가능성을 보장합니다. 이 때문에 강철은 오늘날 가장 많이 재활용되는 재료입니다.

철강을 만드는 두 가지 주요 원료는 지구에서 가장 풍부한 원소 중 하나인 철광석과 재활용(고철) 철강입니다. 철강은 (철광석에서) 생산되면 품질 손실 없이 100% 재활용 가능하기 때문에 각 제품 수명 주기가 끝날 때 회수되는 한 사회의 영구적인 자원이 됩니다.

강철의 자기 특성은 재활용을 위해 저렴하고 쉬운 회수를 보장합니다. 마그네틱 분리를 사용하면 소비 후 제품의 철 스크랩을 거의 모든 폐기물에서 쉽게 회수할 수 있습니다. 세계 철강 리뷰에 따르면 다양한 부문의 회수율은 소형 전기 및 가전 제품의 경우 50%에서 기계류의 경우 최대 90%까지 다양합니다. 상업용 및 산업용 건물의 구조용 강철에 대해 최대 98% 수준을 달성하고 있습니다.

철강은 세계에서 가장 많이 재활용되는 재료입니다. 연간 약 6억 5천만 톤의 소비 전 및 소비 후 스크랩이 재활용되어 에너지 및 원자재 사용을 크게 절약할 수 있습니다. 철강 생산 및 다운스트림 처리 과정에서 발생하는 모든 스크랩(흔히 사용 전 스크랩이라고 함)은 철강 생산 공정에서 직접 수집 및 재활용됩니다. 철강 제품의 재활용 함량은 5%에서 100% 사이입니다. 철강 생산이 시작된 이후 230억 톤 이상의 스크랩이 재활용되었습니다.

'재활용'이라는 용어의 사용을 명확히 해야 합니다. 모든 유형의 강철은 고유한 재료 특성을 유지하면서 다양한 등급의 새로운 강철로 다시 재활용될 수 있습니다. 따라서 적절한 가공 및 야금을 사용하여 저가 철강 제품의 철스크랩도 고부가가치 철강으로 전환할 수 있습니다. 다른 재료의 경우 일반적으로 불가능합니다. 실제로 재활용 재료의 품질은 콘크리트, 목재 및 알루미늄의 경우처럼 자주 다운그레이드되거나 다운사이클됩니다.

재활용은 귀중한 자원을 보존하기 때문에 순환 경제에서 중요합니다. 회수율을 높이기 위한 철강 산업의 노력 외에도 다른 금속 산업 및 연구 기관과 함께 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 손실을 식별하기 위한 이니셔티브도 있습니다. 목표는 이러한 손실을 최소화하고 철강 및 기타 재료의 재활용률을 더욱 향상시키는 것입니다.

철강 산업은 재료 선택에 대한 결정을 내리는 사람들에게 철강의 이점을 강조하기 위해 이러한 이점을 운영에 계속 통합하고 있습니다. 재사용 또는 재생산 제품이 새 철강과 동일한 특성을 갖도록 하려면 전체 생산 사슬의 협력이 필수적입니다. 또한, 순환 경제에 더욱 기여하기 위해 철강 산업이 집중해야 할 핵심 분야는 다음과 같습니다.

• 생산과정에서 사용되는 물은 받은 것과 같거나 더 나은 상태로 사회에 환원해야 하며, 가능한 한 대기로의 배출을 최소화해야 합니다.
• 유점탄, 철광석 등 소비되는 원자재의 경우, 한번 소비된 원자재는 분명히 대체할 수 없어 미래세대의 철강 생산능력을 저하시키기 때문에 지속가능성을 엄격히 준수하는 것은 불가능합니다. 오늘처럼. 이 과제는 재사용, 재생산 및 재활용의 구성으로 연결되어 쉽게 재사용할 수 있는 제품을 설계하고 제품 수명이 다한 제품에서 가능한 한 많은 철강을 재활용하여 새로운 철강 제품을 만들 수 있습니다. 분명히 이것은 철강에 대한 시장 수요를 충족시키기 위해 충분한 양의 재사용 및 재활용 가능한 철강을 제때에 사용할 수 있어야 합니다. 또한, 공급망의 자재 소싱을 고려하여 책임 있는 소싱의 개념을 더 다루어야 합니다.
• 강철을 사용하면 제품 사용 단계에서 배출량을 줄임으로써 대기로의 배출(예:CO2 및 기타 온실 가스)을 줄일 수 있습니다. 이는 예를 들어 모터에 사용되는 고장력강 또는 보다 효율적인 강철을 사용하여 수행할 수 있습니다.
• 많은 경쟁 재료는 '경량' 특성(더 구체적으로는 저밀도 재료)을 가지고 있으며 사용 단계에서 에너지 집약적 제품의 배출을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이러한 재료는 종종 철강 제품보다 훨씬 더 많은 에너지와 CO2를 생산하므로 이러한 대체 재료가 제공하는 사용 단계의 이점을 무효화합니다. 

수명 주기 사고

철강은 오늘날 사람들의 삶의 도처에 있으며 지속 가능한 미래의 중심에 있습니다. 철강 산업은 글로벌 순환 경제의 필수적인 부분입니다. 순환 경제는 폐기물 제로를 촉진하고 사용되는 재료의 양을 줄이며 재료의 재사용 및 재활용을 장려하며, 이는 철강 사용의 모든 기본 이점입니다. 수명 주기 접근 방식은 진정한 지속 가능성을 제공하는 데 매우 중요합니다.

일반적으로 현재 제품 수명의 '사용 단계'에만 영향을 미치는 전제에서 정책이 수립되고 있습니다. 예를 들어 냉장고의 에너지 소비 또는 자동차 운전 중 CO2 배출입니다. '사용 단계'에 초점을 맞추면 더 비싼 대체 저밀도 재료가 사용될 수 있지만 일반적으로 전체 수명 주기를 고려할 때 환경 부담이 더 큽니다. 이 사용 단계 제한을 계속할 수 없습니다. 모든 제조 결정에는 수명 주기 사고(LCT)가 필요합니다.

판매 및 구매되는 모든 제품에는 수명 주기가 있습니다. 모든 제품은 제조, 사용된 다음 사용 수명이 다하면 재사용, 재활용 또는 폐기할 수 있습니다. 또한, 폐기물 흐름에 들어가는 강철은 자석을 사용하여 재활용을 위해 다른 재료에서 쉽게 분리 및 수집될 수 있습니다. LCT는 사회 문제의 지속 가능한 해결을 위해 필요한 전체론적 사고를 기술하는 데 사용되는 용어입니다. 사용된 원자재, 에너지 소비, 폐기물 및 제품 수명의 각 단계에 걸친 배출량을 고려해야 합니다. 이것은 디자인에서 시작하여 제품의 수명이 다하는 시점에서 끝납니다. LCT에서는 잘 설계된 강철이 포함된 제품이 수명이 다했을 때 구성 요소를 재사용하거나 재활용할 것으로 예상됩니다.

사용된 자원과 에너지, 이 여정의 모든 단계에서 생성되는 폐기물 및 배출물을 계산해야만 제품의 진정한 환경 영향을 정의할 수 있습니다. 이것은 또한 장기적인 환경 지속 가능성을 개선할 수 있는 부분을 식별할 수 있게 합니다. 예를 들어, 에너지 소비의 작은 증가 또는 고장력강 생산에 필요한 합금 원소의 추가는 제품의 수명 주기를 고려할 때 여러 번 보상됩니다. 이러한 고장력강을 사용한다는 것은 제품이 더 가벼워질 수 있다는 것을 의미하므로 예를 들어 자동차 부문에 적용할 때 연비를 제공하고 제품의 전체 수명 주기 동안 제품 수명의 사용 단계에서 에너지를 자주 절약할 수 있습니다. 에너지가 사용됩니다.

라이프 사이클 사고가 매우 중요한 또 다른 이유가 있습니다. 제품 수명의 각 단계가 실제로 미치는 영향을 알면 어떤 재료를 사용할지 가장 좋은 결정을 내릴 수 있습니다. 예를 들어, 고강도 강철 외에도 알루미늄, 탄소 섬유, 마그네슘 또는 플라스틱과 같은 저밀도 재료를 사용하여 애플리케이션을 더 가볍게 만드는 경우가 있습니다. 언뜻보기에 이러한 재료는 강철보다 무게가 적거나 더 정확하게는 밀도가 낮기 때문에 흥미로운 대안으로 보일 수 있습니다. 그러나 재료의 전체 수명 주기를 고려할 때 강철은 강도, 내구성, 재활용 가능성, 다용성 및 비용으로 인해 경쟁력을 유지합니다. 이러한 물질의 CO2 배출량 비교는 그림 4에 나와 있습니다. 또한 제품의 수명이 다하면 이러한 물질을 재활용하거나 재사용할 수 있는 경제적인 방법이 없기 때문에 매립지로 보내야 할 수도 있습니다. 또는 더 낮은 등급의 제품으로 다운 사이클될 수 있습니다. 중요한 결정을 내리기 전에 이 정보를 아는 것이 중요합니다. 원료 추출에서 수명이 다한 재활용 또는 폐기에 이르는 전체 수명 주기를 고려해야 합니다.

그림 4 CO2 배출량 비교

폐기물 최소화에 중점을 둔보다 자원 효율적인 세상을 만들기 위해서는 순환 경제의 개념 내에서 수명주기 접근 방식을 고려해야합니다. 철강산업은 오래전부터 경제적인 이유로 폐기물 최소화를 해왔다. 순환 경제는 폐기물 제로를 촉진하고 사용되는 재료의 양을 줄이며 재료의 재사용 및 재활용을 장려하며, 이는 철강 사용의 모든 기본 이점입니다. 수명 주기 접근 방식은 진정한 지속 가능성을 제공하는 데 매우 중요합니다.

철강 부산물

자재 효율성은 현대 제강 공정의 필수적인 부분입니다. 목표는 모든 원자재를 최대한 활용하고 제강에서 발생하는 폐기물을 제거하는 것입니다. 이 접근 방식에는 제강 과정에서 생성되는 거의 모든 부산물이 신제품에 사용되는 산업 공생이 포함됩니다. 이렇게 하면 매립지로 보내지는 폐기물의 양을 최소화하고 배출량을 줄이며 원자재를 보존할 수 있습니다.

모든 대규모 제조 공정과 마찬가지로 철강 생산은 부산물을 생성합니다. On average the production of 1 ton of steel results in 200 kg (scrap-electric arc furnace route) to 400 kg (blast furnace- basic oxygen furnace route) of by-products. The main by-products produced during iron and steel production are slags (90 %), dusts and sludges. The worldwide average recovery rate for slag varies from over 80 % for steelmaking slag to nearly 100 % for ironmaking slag. Slag is used to make a range of products including cement, fertilizers, and asphalt. Process gases from ironmaking and steelmaking are typically used within the steelmaking plant, replacing steam and electricity, or exported to the local grid. Other by-products such as dust are reclaimed for their high metallic content. The generation of the by-products and their uses are shown in Fig 5.

Fig 5 By-product generation and their uses

In order to achieve better results, over the last few years, several initiatives and activities have been undertaken in order to apply new approaches and techniques aiming at by-product management in iron and steel plants for increasing their recycling. For example, the internal recycling of some of the by-products in the sintering and pelletization processes for achieving high quality of sinter and pellets while simultaneously reducing the environmental impacts and operating costs. In addition, dust recovered from electric arc furnace gas treatment has been used for substituting clays in traditional brick manufacturing, for the purpose of energy savings, environmental impact reduction and possible economic benefits. Furthermore, simulation models development has allowed identifying the slag quality of basic oxygen furnace, electric arc furnace, and ladle furnace to be internally reused and to provide significant economic and environmental improvements, compared to the present slag use in the steel plants. However, there is still significant room for improvement for increasing the recovery rate of by-products, achieving environmental and economic benefits, also according to the principles of industrial symbiosis.