[뉴스토마토 이범종 기자] 포스코가 수소로 철을 만드는 ‘수소환원제철’ 기술 개발을 추진하며 철강산업 대전환을 노리고 있다.
철강은 1톤(t)당 CO2 배출량이 약 1.8t이다. 알루미늄과 플라스틱 등 다른 소재에 비해 생산 과정에서 이산화탄소 발생량이 훨씬 적다. 또 생산된 철강재의 약 85% 이상이 재활용된다. 하지만 거대한 생산 규모로 인해 연간 전 세계 CO2 발생량의 약 8%가 철강산업에서 배출되고 있다.
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김학동 포스코 부회장이 제2회 수소환원제철 국제포럼(HyIS Forum 2022) 개막식에서 인사말을 하고 있다. (사진=포스코)
2020년 12월 포스코는 탄소배출 감축 목표로 2030년 사업장 감축 10%와 사회적 감축 10%, 2040년 50%, 2050년 탄소중립을 달성하는 ‘2050 탄소중립’을 선언했다. 이는 아시아철강사 첫 탄소중립 공표였다.
포스코는 석탄과 철광석을 반응시켜 탄소를 배출하던 전통적인 고로 공정 제철 방식을 벗어나, FINEX(파이넥스) 공정 유동환원로 기술을 바탕으로 한 HyREX(하이렉스) 수소환원제철 기술을 개발하고 있다. HyREX에서 수소는 예열을 거쳐 다단으로 구성된 유동환원로 하부로, 광석은 상부로 투입돼 고체환원철(DRI)이 만들어진다. 이후 그린 전력을 이용해 전기로 내에서 DRI를 녹이면 CO2 배출 없이 쇳물을 생산할 수 있다.
포스코는 “하이렉스는 철광석 분광을 가공없이 산지 그대로 직접 사용하는 유동환원로 방식을 채택한다”며 “사전 가공된 펠렛(Pellet)을 사용하는 샤프트환원로 기반 수소환원제철보다 원료 확보가 용이하고 생산 원가가 경제적”이라고 설명했다. 하이렉스 유동환원로는 여러 개 반응기로 구성돼 있어, 단일 반응기로 된 샤프트환원로보다 온도제어에 유리하다.
포스코는 자체 기술개발에 머무르지 않고, 지난해부터 전 세계 철강업계 관계자들이 한자리에 모여 수소환원제철에 대해 토의할 수 있는 ‘수소환원제철 국제포럼(Hydrogen Iron & Steel making Forum·하이스 포럼)’을 주최하고 있다.
올해 2회를 맞은 하이스 포럼은 포스코가 지난해 5월 세계철강협회(World Steel Association) 기술분과위원회에 수소환원제철 기술의 조기 상용화를 위한 철강사간의 공동협력의 논의의 장으로 포럼 개최를 제안하면서 시작됐다.
포스코 관계자는 “수소환원제철이 단순히 한 기업이 이뤄야 할 신기술이 아닌, 탄소중립을 위해 전 세계 철강사가 함께 모색해 나가야 할 공동의 과제이자, 세계 제철 산업의 역사를 다시 쓰는 중대한 사안임을 인식하자는 취지”라고 말했다.
올해 포럼은 포스코 단독으로 개최한 지난해와 달리, 수소환원제철 기술개발·상용화를 선도하는 SSAB와 지난 12일 스웨덴에서 개최했다. SSAB는 1978년에 설립된 스웨덴의 철강사다. 유럽 최대 철광석 생산 기업 LKAB와 스웨덴 에너지 기업 바텐폴(Vattenfall)과 합작해 샤프트환원로 기술을 기반으로 한 수소환원공법인 시간당 1t 생산 규모의 HYBRIT(하이브리트) 파일럿 설비를 가동하고 있다.
포스코는 두 회사가 힘을 합치면 친환경을 주도하는 유럽은 물론 국제사회의 호응과 동참을 이끌어 낼 것으로 기대하고 있다.
포스코는 특히 이번 포럼을 통해 하이렉스 기술을 유럽에 직접 선보여 친환경성, 경제성 등의 우수성을 널리 알려 더 많은 기업과 협력을 모색하고, 글로벌 확장성을 강화하는 계기로 삼겠다는 포석이다.
포스코는 포럼 기간 공동 기술개발과 성과 공유 플랫폼인‘하이렉스 R&D 파트너십’ 결성 계획을 발표하고 참여사도 모집했다. 참가 기업에게는 하이렉스 기술 정보 공유와 데모플랜트 조업 기회를 제공할 예정이다. 내년 상반기까지 전체 계획을 구체화해 공식 출범한다.
포스코는 주로 하이렉스 기술의 최대 장점인 소결용 분광을 사용하는 철강사들이나 분광을 생산하고 있는 원료사들이 관심을 보일 것으로 예상한다. 포스코는 이런 협력 과정에서 기술 완성도와 신뢰성을 제고해 활용폭을 넓혀갈 계획이다.
현재 포스코는 하이렉스 기술의 근간인 유동환원로로부터 연산 150만t과 200만t의 쇳물을 생산할 수 있는 파이넥스 2기를 가동하고 있다. 포스코는 “기존에 쌓아온 개발 경험과 설비 운영·조업 경험으로 신속히 하이렉스 기술을 완성할 수 있을 것”이라고 말했다.
앞서 포스코는 지난 8월 영국 플랜트 건설사 프라이메탈스(Primetals)와 데모플랜트 설립을 위한 공동 엔지니어링 기술 개발에 착수했다. 중장기적으로 2028년까지 데모플랜트를 완공하고 2030년까지 상용화 검증을 마쳐 2050년에 탄소중립을 달성할 계획이다.
이범종 기자 smile@etomato.com