"지난 2020년 핀란드와 우리나라 과학기술부 교류회에서 양국이 당면 과제로 6G와 탄소중립을 꼽은 적이 있습니다. 3년 전에도 탄소중립 이슈는 중요했고, 앞으로는 더욱 그럴 것입니다. 우리 철강업계는 발 빠르게 대처하고 있습니다."

한양대학교 재료화학공학과 박주현 교수는 11일 대구 엑스코에서 열린 'SMK아젠다23 컨퍼런스'에서 저탄소 사회 구현을 위한 혁신 공정: 미래형 전기로 신기술을 주제로 이같이 강조했다.

박 교수는 먼저 탄소중립 전략 및 재생에너지 전환 기술적 내용을 알기쉽게 전달해 참석자들로부터 많은 호평을 받았다.

박 교수는 "현재 탄소중립 기술과 관련해 수소 환원제철, CCUS, 바이오매스 등 기술들이 언급되고 있는데 대규모 상용화에는 많은 시간이 필요하다"며 "설명한 기술들은 하드 시나리오로 어떤 국가, 어떤 기업이 먼저 달성하느냐가 관건이 될 것이다"고 설명했다.

그에 따르면 1톤의 철강 제품을 만들 때 철광석과 유연탄을 활용하면 2톤의 이산화탄소(CO2)가 배출되며, 전기로 스크랩을 넣을 때는 0.4톤의 CO2가 발생한다. 어느 때보다 스크랩의 역할이 중요한 시기다. 2050년까지 스크랩 사용 비율의 점진적 확산은 확실시되고 있다. 

현재 전 세계 철강 생산은 70%가 고로, 30%가 전기로로 생산되고 있다. 또 중국은 자국 내 철강산업에서 약 9% 수준만이 전기로 비중으로 두고 있다. 만약 중국이 전기로 전환을 가속화한다면 동북아시아권에서는 우리나라와 일본이 고철 수급난을 겪을 수 있기 때문에 다각적인 모니터링이 필요한 시점이다. 

박 교수는 전기로 가동할 때 스크랩의 절대량 부족 외에도 수소 등 에너지 전환 기술에 대한 문제점도 살펴봐야 한다고 촉구했다.

그는 "수소는 1kg당 1달러 수준까지는 내려가야 원가 경쟁력을 확보할 수 있을 것이다. 수소는 열역학적으로 에너지를 흡수하기 때문에 수소를 800~900도 가열한다고 했을 때 1kg당 10kWh의 에너지가 소요된다. 그린수소의 경우 칠레와 호주가 1달러 정도지만 우리나라와 일본은 이보다도 높은 7달러 이상이다. 국가별과 기업별 의존성이 크게 나타나는 것이 변수가 되고 있는 만큼 우리나라 철강제조사들의 공격적인 전략 수립이 필요하다. 에너지 투입 비용이 고가라면 애초부터 수소환원제철 등 전제조건이 성립될 수 없을 것이다"고 설명했다.

국내에서 이뤄지고 있는 CO2 저감을 위한 쿨스타(COOL STAR) 프로젝트도 언급됐다.

박 교수는 "쿨스타 프로젝트는 국내 철강업의 고로기반 CO2 저감형 하이브리드 제철기술개발을 연구하는 사업으로 이미 6년 전부터 진행되고 있다"며 "우리나라의 내놓으라 하는 기업과 연구소, 대학이 고로에 수소를 취입하는 기술, 전기로에서 CO2를 줄이는 기술, 제철소 부생가스의 재활용 등 공동 기술 개발에 매진하고 있다"고 말했다.

이 분야에서 가장 앞서고 있는 사례로 스웨덴 SSAB사의 'HYBRIT'를 소개했다.

그는 "수력발전하기 좋은 최적의 환경 조건을 이용해 그린수소를 생산하고 화석 연료를 쓰지 않는 철인 'Fossil-free Steel'로 이슈가 됐었다. SSAB는 향후 2030년에는 핀란드 공장의 고로 폐쇄, 2040년 이후에는 전기로만 활용하여 철강제품을 생산하겠다고 밝힌 바 있다. 스웨덴의 조강생산은 500만톤 수준으로 비교적 적은 물량이고 고로 역시 노후화돼 교체 시기와도 맞닿은 상태다. 반면 우리나라의 조강생산은 7000만톤에 세계 최고의 사이즈의 고로들을 보유하고 있기 때문에 생산 전환이 스웨덴처럼 쉽게 이뤄지긴 어렵다"고 했다.

최신 기술인 DRI(직접환원철) 제조공법에 대해서는 "최소 50%에서 최대 100%까지 고철을 쓰지 않고 DRI 원료만을 활용해 제품을 만들고 있는 철강사들도 있다"며 "다만 맥석 성분이라고 하는 알루미나와 모래 알갱이 같은 성분이 들어가면서 제련하는 데 있어서 100% 스크랩으로 생산하는 것보다는 전력 원단위가 높아진다"고 말했다.

또 "증가하는 전력 원단위를 기술적으로 극복하는 방법이 필요한데 이미 사우디아라비아와 북아프리카 등 지역의 철강사들은 전기로에서 100%의 DRI를 투입하고 있고 풍부한 경험도 갖추고 있다"며 "기술 수준의 높낮이를 떠나 우리나라 고로사들이 참고해볼만한 필요가 있다"고 제언했다.