추상적인:저자는 우리나라의 침상 코크스 생산 및 소비 상황을 분석하고, 흑연 전극 및 음극재 산업에서의 응용 전망을 밝히며, 원재료 자원의 부족, 품질이 좋지 않음, 장기 사이클 및 과잉 생산능력에 대한 응용 평가 등 침상 코크스 개발 과제를 연구하고, 제품 세분화 연구, 응용, 성과 측정, 연관성 연구 등을 통해 고급 시장을 개척한다.
침상 코크스는 원료의 공급원에 따라 유침상 코크스와 석탄침상 코크스로 구분할 수 있습니다. 유침상 코크스는 주로 FCC 슬러리를 정제, 수소화 탈황, 지연 코킹, 소성 과정을 거쳐 생산합니다. 공정이 비교적 복잡하고 기술적 내용도 풍부합니다. 침상 코크스는 고탄소, 저황, 저질소, 저회분 등의 특성을 가지며, 흑연화 후 뛰어난 전기화학적 및 기계적 특성을 보입니다. 흑연화가 용이한 이방성 고급 탄소 소재입니다.
침상 코크스는 주로 초고출력 흑연 전극 및 리튬 이온 배터리 양극재에 사용됩니다. "탄소 정점", "탄소 중립"이라는 전략적 목표를 달성하기 위해 각국은 철강 및 자동차 산업의 전환 및 고도화를 지속적으로 추진하고 산업 구조 조정을 촉진하며, 에너지 절약형 저탄소 녹색 환경 보호 기술의 적용을 촉진하고, 전기로 제강 및 신에너지 자동차의 급속한 발전을 촉진합니다. 침상 코크스 원료 수요 또한 빠르게 증가하고 있습니다. 앞으로도 침상 코크스 하류 산업은 여전히 매우 번영할 것입니다. 본 주제에서는 흑연 전극 및 음극재에서 침상 코크스의 응용 현황과 전망을 분석하고, 침상 코크스 산업의 건전한 발전을 위한 과제와 대응 방안을 제시합니다.
1. 침상코크스 생산 및 흐름방향 분석
1.1 침상 코크스 생산
침상 코크스 생산은 주로 중국, 미국, 영국, 한국, 일본 등 일부 국가에 집중되어 있습니다. 2011년 세계 침상 코크스 생산능력은 약 1,200kt/a였으며, 이 중 중국의 생산능력은 250kt/a였습니다. 중국 침상 코크스 제조업체는 4개에 불과했습니다. Sinfern Information의 통계에 따르면 2021년까지 세계 침상 코크스 생산능력은 약 3,250kt/a로 증가하고, 중국의 침상 코크스 생산능력은 약 2,240kt/a로 증가하여 세계 생산능력의 68.9%를 차지할 것이며, 중국 침상 코크스 제조업체 수는 21개로 증가할 것입니다.
표 1은 세계 상위 10대 침상 코크스 제조업체의 생산 능력을 나타내며, 총 생산 능력은 2,130kt/a로 전 세계 생산 능력의 65.5%를 차지합니다. 침상 코크스 기업의 세계 생산 능력 관점에서 볼 때, 석유 계열 침상 코크스 제조업체는 일반적으로 규모가 비교적 크며, 단일 공장의 평균 생산 능력은 100~200kt/a이고, 석탄 계열 침상 코크스 생산 능력은 약 50kT/a에 불과합니다.
향후 몇 년 동안 전 세계 침상 코크스 생산 능력은 지속적으로 증가할 것으로 예상되지만, 주로 중국에서 증가할 것입니다. 중국의 계획 및 건설 중인 침상 코크스 생산 능력은 약 430kT/a이며, 과잉 생산 상황은 더욱 악화되고 있습니다. 중국 외 지역의 침상 코크스 생산 능력은 기본적으로 안정적이며, 러시아 OMSK 정유공장은 2021년에 38kT/a 규모의 침상 코크스 공장을 건설할 계획입니다.
그림 1은 최근 5년간 중국의 침상 코크스 생산량을 보여줍니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 중국의 침상 코크스 생산량은 폭발적인 성장을 이루었으며, 5년간 연평균 성장률은 45%에 달했습니다. 2020년 중국의 침상 코크스 총 생산량은 517kT에 달했으며, 이 중 석탄계는 176kT, 석유계는 341kT입니다.
1.2 침상코크스 수입
그림 2는 최근 5년간 중국의 침상 코크스 수입 상황을 보여줍니다.그림 2에서 볼 수 있듯이 COVID-19 발생 전에 중국의 침상 코크스 수입량은 크게 증가하여 2019년에 270kT에 도달하여 사상 최고치를 기록했습니다.2020년에는 수입 침상 코크스 가격이 높고 경쟁력이 저하되고 항구 재고가 많으며 유럽과 미국에서 지속적인 전염병이 발생하여 2020년 중국의 침상 코크스 수입량은 132kt에 불과하여 전년 대비 51% 감소했습니다.통계에 따르면 2020년 수입 침상 코크스 중 유침상 코크스는 27.5kT로 전년 대비 82.93% 감소했습니다. 석탄량 측정용 침상코크스는 104.1kt으로 작년보다 18.26% 증가했습니다. 주된 이유는 일본과 한국의 해상운송이 전염병의 영향을 덜 받았기 때문입니다. 둘째, 일본과 한국의 일부 제품 가격이 중국 유사 제품보다 낮고 하류 주문량이 많습니다.
1.3 침상코크스의 적용방향
침상 코크스는 고급 탄소 소재로, 주로 초고출력 흑연 전극 및 인조 흑연 음극재 생산의 원료로 사용됩니다. 가장 중요한 최종 응용 분야는 전기로 제강 및 신에너지 자동차용 전력 배터리입니다.
그림 3은 최근 5년간 중국의 침상 코크스 적용 동향을 보여줍니다. 흑연 전극은 가장 큰 적용 분야이며, 수요 증가율은 비교적 완만한 수준에 도달한 반면, 음극재는 계속해서 빠르게 성장하고 있습니다. 2020년 중국의 침상 코크스 총 소비량(재고 소비량 포함)은 740kT였으며, 이 중 음극재 340kT와 흑연 전극재 400kT가 소비되어 음극재 소비량의 45%를 차지했습니다.
2.1 eAF 제강의 발전
철강 산업은 중국의 주요 탄소 배출원입니다. 철강 생산 방식은 고로와 전기로 두 가지로 나뉩니다. 그중 전기로 제강은 탄소 배출량을 60%까지 줄일 수 있으며, 고철 자원의 재활용을 실현하고 철광석 수입 의존도를 낮출 수 있습니다. 철강 산업은 2025년까지 "탄소 정점"과 "탄소 중립" 목표 달성에 앞장서겠다고 밝혔습니다. 국가 철강 산업 정책에 따라 전로 및 고로 강을 전기로로 대체하는 제철소가 대거 설립될 예정입니다.
2020년 중국의 조강 생산량은 1054.4mt이며, 그중 eAF강 생산량은 약 96Mt으로 전체 조강의 9.1%에 불과한데, 이는 세계 평균의 18%, 미국의 67%, 유럽연합의 39%, 일본의 EAF강의 22%에 비하면 크게 발전할 여지가 있습니다.공업정보화부가 2020년 12월 31일에 발표한 "철강산업 고품질 발전 촉진 지침" 초안에 따르면, 2025년까지 전체 조강 생산량에서 eAF강 생산량이 차지하는 비중을 15%~20%로 높여야 합니다. eAF강 생산량 증가는 초고출력 흑연 전극에 대한 수요를 크게 증가시킬 것입니다.국내 전기로의 발전 추세는 고급화, 대형화로, 대형 규격, 초고출력 흑연 전극에 대한 수요가 더욱 커지고 있습니다.
2.2 흑연전극 생산 현황
흑연 전극은 전기로 제강(eAF)에 필수적인 소모품입니다. 그림 4는 최근 5년간 중국의 흑연 전극 생산 능력과 생산량을 보여줍니다. 흑연 전극 생산 능력은 2016년 1,050kT/a에서 2020년 2,200kt/a로 증가했으며, 연평균 성장률은 15.94%입니다. 이 5년은 흑연 전극 생산 능력이 급속히 성장한 시기이자 흑연 전극 산업의 급속한 발전 주기이기도 합니다. 2017년 이전까지 흑연 전극 산업은 에너지 소비가 높고 오염이 심한 전통적인 제조업으로, 국내 대형 흑연 전극 기업들은 생산량을 감축했고, 중소 규모 흑연 전극 기업들은 폐업 위기에 처했으며, 국제적인 전극 대기업들조차 생산을 중단하고 재판매하거나 철수해야 했습니다. 2017년에는 "바닥용 강판" 강제 폐지라는 국가 행정 정책의 영향과 추진으로 인해 중국의 흑연 전극 가격이 급등했습니다. 초과 이익에 힘입어 흑연 전극 시장은 생산 능력 재개 및 확장의 물결을 몰고 왔습니다.
2019년 중국 흑연 전극 생산량은 최근 몇 년간 최고치를 경신하며 1,189kT를 기록했습니다. 2020년에는 코로나19로 인한 수요 감소로 흑연 전극 생산량이 1,020kT로 감소했습니다. 그러나 전반적으로 중국 흑연 전극 산업은 심각한 과잉 생산 능력을 보이고 있으며, 가동률은 2017년 70%에서 2020년 46%로 하락하여 새로운 저조한 가동률을 기록했습니다.
2.3 흑연전극 산업에서의 침상코크스 수요 분석
eAF강의 개발은 초고출력 흑연 전극 수요를 견인할 것입니다. 2025년 흑연 전극 수요는 약 1,300kt, 원침 코크스 수요는 약 450kt에 이를 것으로 예상됩니다. 대형 및 초고출력 흑연 전극 및 접합부 생산에 있어 석유 기반 침 코크스가 석탄 기반 침 코크스보다 우수하기 때문에, 흑연 전극에서 석유 기반 침 코크스의 수요 비중이 더욱 증가하여 석탄 기반 침 코크스의 시장 점유율을 차지할 것입니다.
게시 시간: 2022년 3월 23일