포스코는 왜 전세계 철강사를 불러 모았나

수소환원제철 기술개발 교류 국제포럼 첫 개최
"유동환원로 플랫폼으로 기술개발 협력"

포스코 광양제철소

[아시아경제 최대열 기자] 인류가 고로를 활용해 철을 만들기 시작한 건 18세기부터다. 이후 제철 기술을 갈고 닦으면서 철은 효용성이 높은 소재로 자리 잡았다. 값싸게 만들 수 있는데다 용처가 다양하고 재활용도 쉽다.

제철공정은 산소와 결합한 형태로 있는 철광석을 일종의 화학반응인 환원공정을 거친다. 이 과정에서 높은 열을 내면서 탄소를 많이 함유한 연료가 필요하다. 황이나 인 같은 불순물이 적어야 철의 품질이 보장되는데, 그렇게 해서 인위적으로 만들어 쓰는 게 코크스다. 코크스를 활용한 제철공법을 근대 철강기술의 시작으로 치나 단점은 탄소배출이 많다는 점이다. 포스코와 현대제철이 국내 온실가스 배출 1, 2위(발전사 제외)에 있는 것도 그래서다.

수소환원제철은 대안으로 꼽힌다. 환원제로 탄소연료 대신 수소를 쓰면서 이산화탄소 배출을 사실상 제로로 만드는 개념이다. 고로를 비롯해 고로에서 나온 쇳물을 정제하는 전로, 코크스·소결공장 등 부속설비도 필요가 없어진다. 포스코를 비롯해 전 세계 주요 철강사, 관련 연구기관에서 수소환원제철을 기존 고로 제철을 대체할 혁신공법으로 보는 배경이다.

일찌감치 연구개발에 매진한 터라, 수소환원제철 공법은 생각보다 진전돼 있다. 철강업계에 따르면 스웨덴 철강사 SSAB는 이 방식으로 철강 반제품인 슬래브를 만드는 시범공장(파일럿 플랜트)을 최근 완공했다. 우리 정부와 국내 철강사 역시 2026년 전후로 이 기술을 개발하는 걸 목표로 국책과제를 진행하고 있다.

지난 8월 스웨덴 철강사 SSAB 옥셀뢰순드 공장에서 화석연료를 쓰지 않은 철강재를 처음으로 납품하고 있다.＜이미지출처:SSAB 홈페이지＞

수소환원 앞선 스웨덴 SSAB, 시범공장 준공
국내도 포스코 등 국책과제 2026년 개발 목표

관건은 실제 상용화 단계에서 생산단가를 얼마나 낮출 수 있을지다. 철강업은 대표적인 장치산업으로 단순히 만드는 기술을 개발했다고 당장 기존 방식을 대체하기 힘들다. 아무리 환경친화적이어도 비용이 많이 든다면 실제 적용이 어렵기 때문이다. 규모의 경제를 실현하는 것도 중요하다. SSAB의 시범공장은 연간 8000t 정도를 생산하는 것으로 전해졌다. 포스코의 코로 한 기가 연간 500만t이니 500분의 1도 채 안 된다. SSAB는 오는 2026년 전후로 연 100만t 규모로 철강재를 생산하는 걸 목표로 삼고 있다.

김학동 포스코 대표는 최근 간담회에서 "현재 진행중인 국책과제에서 2026년 전후로 100만t 규모 데모플랜트(준양산설비)를 가동하는 걸 목표로 하고 있어 (스웨덴 SSAB와) 상용화 시기는 비슷할 것으로 내다보고 있다"며 "이후 2030년까지 연 300만~400만t 규모를 얼마나 효율적으로 생산하는지가 관건이 될 것"이라고 말했다.

수소환원제철 방식은 현재 따로 만든 펠릿을 활용한 섀프트 환원로 방식과 포스코가 자체 개발한 유동환원로 방식으로 나눠 검토되고 있다. 유럽이나 중국을 중심으로 개발중인 펠릿방식은 철광석을 갈아 선별·성형과정을 등을 거쳐야 해 펠릿 자체 수급문제가 불거질 가능성이 있다. 환원과정에서 추가로 열을 공급하는 방안도 필요하다. 유동환원로는 기존에 자체 개발한 파이넥스 공법을 기반으로 한 방식으로 기존에 수급이 쉬운 분철광석을 전처리 과정 없이 쓸 수 있다.

최정우 포스코그룹 회장이 지난달 수소모빌리티+쇼 행사장을 둘러보고 있다.＜사진제공:포스코＞

글로벌 철강사·협단체 29곳 국제포럼
"기술개발 협력해 상용화 앞당기자" 공감대

포스코가 오는 6일부터 사흘간 진행하는 하이스(HyIS, Hydrogen Iron &Steel Making Forum) 2021 국제포럼은 전 세계 주요 철강사와 관련 협단체, 전문가집단이 이러한 수소환원제철 기술개발동향을 살피고 서로 공유하는 첫 행사라는 점에서 눈길을 끈다. 지난해 5월 포스코가 세계철강협회 기술분과위원회(TECO)에서 "수소환원제철을 일찍 상용화하기 위해선 공동협력이 중요하다"고 제안했고 다들 긍정적으로 호응하면서 판이 마련됐다.

이번 행사에는 유럽 최대 철강사 아르셀로미탈을 포함해 일본제철 등 철강사 10곳, 유럽·중국 등 철강협회 3곳이 참가한다. BHP·발레 등 원료사 3곳, 에어리퀴드 등 수소관련업체 2곳, SMS 등 엔지니어링업체 5곳 등 총 29개 기관이 머리를 맞댄다. 김 대표는 "고로 기술은 300년간 전 세계 많은 설비가 경쟁하고 진화하면서 효율화, 고도화됐다"며 "(수소환원제철 기술개발을 위해) 연대와 협력이 필요하고 공정한 무대 위에서 개발해야 한다는 공감대가 있었다"고 말했다.

포스코는 기존에 쓰던 유동환원로 방식의 파이넥스 공법을 플랫폼 기술로 내놓기로 했다. 제철공정은 철광석을 철로 만드는 과정을 포함해 실제 산업소재로 쓸 강재로 만드는 일련의 공정 전체와 유기적으로 연결돼야 하는 만큼, 각각의 역할분담이 필수다. 이덕락 포스코 기술연구원장은 "수소환원제철은 제철 역사를 새로 쓰는 혁명적인 기술이나 (개발) 비용이나 시간이 많이 든다"며 "인류 공영 측면에서도 철강사가 서로 협력해 역할을 분담하고 개발하면 보다 빨리 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.

최대열 기자 dychoi@asiae.co.kr