탄소중립 위한 '수소환원제철' 상용화 본격 추진
탄소중립 위한 '수소환원제철' 상용화 본격 추진
  • 박재철 기자
  • 승인 2021.09.14 22:00
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포스코·현대제철, 수소모빌리티+쇼에서 수소환원제철 비전 제시

수소실현만이 살 길…탄소중립‧미래성장 동력 확보

탄소중립을 위한 수소환원제철의 상용화가 본격 추진되고 있다. 포스코와 현대제철이 수소 경제 활성화와 탄소중립을 위한 비전을 '2021 수소 모빌리티+쇼에'서 각사의 수소 사업과 비전을 제시했다.

철강 산업은 탄소 배출이 많은 산업으로 꼽힌다. 지난 2019년 기준 국내 철강 산업 선두주자인 포스코와 현대제철이 배출한 탄소는 각각 8,148만톤, 2,224만톤이다. 수소환원제철 공정을 상용화할 수 있다면 상당한 규모의 탄소 배출을 줄일 수 있다.

차세대 청정에너지원으로 각광받고 있는 수소는 연간 국내 수요가 2030년 194만톤, 2040년 526만톤 이상으로 증가하고, 활용 분야도 석유화학산업 중심에서 수송, 발전 등으로 확대·성장할 것으로 전망된다. 이에 따라 정부도 수소경제위원회 출범 및 그린뉴딜 정책을 선언하고 수소경제로 전환을 추진하고 있다.

포스코의 수소환원제철공법은 국내 최초로 수소환원제철소의 원리와 이를 통해 구현되는 가상의 제철소를 모형과 영상으로 시각화해 전시회에서 소개했다. 포스코는 현재 보유 중인 파이넥스(FINEX) 기술을 기반으로 연구개발을 지속하여 수소환원제철공법을 상용화하고, 2050년 탄소중립을 달성하겠다는 계획이다.

포스코는 제철소 부생가스와 LNG 개질을 통한 그레이수소를 2025년까지 연간 7만 톤, 생산과정에서 발생하는 CO2를 포집 및 저장하는 블루수소를 2030년까지 연간 50만 톤 생산 역량을 갖추고, 재생에너지를 통한 CO2 Free 그린수소 생산 거점을 전 세계에 구축하여 2050년 연간 500만 톤의 수소 생산 체제를 갖춘다는 계획이다. 이와 같은 사업 추진 현황을 이번 박람회에서 구체적인 모형과 영상으로 공개했다.

포스코의 수소환원제철소 모형

이와 함께 포스코는 그룹사의 역량을 집중해 ‘생산-운송-저장-활용’ 전 주기에 걸친 가치사슬도 함께 마련할 계획이다.. 포스코인터내셔널은 해외네트워크를 활용해 정부의 수소 도입 사업과 해외 수소 프로젝트에 참여하며, 포스코에너지는 수소 전용 터미널을 구축함과 동시에 현재의 LNG터빈 발전을 30년부터 단계적으로 수소터빈 발전으로 전환한다. 포스코건설은 수소 도시 개발 프로젝트는 물론 수소 저장과 이송에 필요한 프로젝트 시공을 담당하게 된다.

향후 포스코는 수소를 활용한 철강 생산 기술인 수소환원제철공법 연구와 수소를 ‘생산-운송-저장-활용’ 하는데 필요한 강재 개발, 부생수소 생산 설비 증대, 수소 생산 핵심기술 개발 등의 역량 강화는 물론 ‘그린수소’ 유통 및 인프라 구축, ‘그린수소’ 프로젝트 참여 등 다양한 사업 기회를 모색하며 대규모 투자를 추진할 계획이다.

이어 현대제철은 현대차그룹의 수소비전에 맞춰 수소환원제철에 집중하고 있다. 수소환원제철은 철강 제조과정에서 발생하는 이산화탄소 등 대기오염 물질이 배출되는 기존 석탄 기반의 제철 공장과는 달리 수소를 이용해 철을 생산하고 그 반응 과정에서 물만 배출되는 친환경 제철 공정이다. 이러한 과정을 통해 생산된 철강재는 그린스틸로 현대차그룹이 만들어 갈 탄소 중립 사회 실현에 일조하게 될 것으로 기대된다.

현대제철의 수소환원제철 공정은 그린전력으로부터 생산된 그린수소를 환원로에 투입하는 과정을 거치게 되며 철광석과 그린수소는 샤프트 형태의 반응로에서 환원철로 만들어지게 되고 그 과정에서 물이 배출된다. 이렇게 만들어진 철의 원료는 그린전력을 이용하는 전기로에 투입 및 용해되어 최종적으로 이산화탄소 배출이 없는 그린스틸로 탄생하게 되는 것이다.

기존 철강재는 1톤을 생산 시 약 2톤의 이산화탄소가 배출됐는데 이로 인해 대기오염이 발생할 수밖에 없었다. 하지만 그린스틸은 이산화탄소를 배출하지 않아 미래 탄소중립 사회에 반드시 필요하다고 볼 수 있다.

현대제철의 수소공장에선 현재 연간 3500톤 규모로 수소를 생산할 수 있다. 1회 6.33kg의 수소를 충전해 609km를 주행할 수 있는 현대차의 수소전기차 넥쏘 기준 연간 2만km씩 달린다고 가정한다면 1만7,000 대의 넥쏘가 가 1년 내내 운행할 수 있는 양이다. 현대제철 당진제철소에서 생산하는 수소의 절반은 자동차 충전용과 반도체 정밀 클리닝 공정으로 공급되고 나머지 절반은 제철소에서 제품 산화방지 용도로 사용한다.

현대제철은 현재 연간 3,500톤 규모인 수소 생산량을 4만 톤으로 늘리기 위한 사업 확대를 검토 중이다. 이는 넥쏘 약 20만대가 1년 동안 달릴 수있는 방대한 양이다.

한편 수소환원제철과 관련 10월 포스코 주관으로 세계철강협회 및 글로벌 주요 철강사들이 참석한 가운데 세계 최초의 수소환원제철포럼인 ‘HyIS 2021’이 열릴 예정이다. 포럼에서는 유럽, 일본, 중국 등 각국의 탄소중립 정책과 각 철강사들의 수소환원제철 개발 동향을 발표한다. 공동 기술개발 추진도 논의한다.

현대제철의 친환경 제철공정

 


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