포스코, HyREX로 저탄소 친환경 제철 '대전환'

지난해 10월 서울 삼성동 그랜드 인터컨티넨탈 파르나스에서 열린 ‘수소환원제철 국제포럼(HyIS 2021)’ 개막식에서 최정우 포스코그룹 회장이 개회사를 하고 있다. 이 포럼은 전 세계 철강사 공동 목표인 탄소중립 달성을 위한 해외 협력을 모색하고자 열렸다. (포스코 제공)

탄소중립 시대, 철강 산업은 큰 도전에 직면해 있다. 외부적으로는 지구 온난화 위기 속에 시장과 고객의 저탄소 제품에 대한 요구가 매년 높아지고 있고, 내부적으로는 제철 공정에서 발생하는 탄소를 줄이기 위한 새로운 기술 개발과 대규모 설비 투자가 요구되고 있다. 수십 년간 지속해온 제철 공법을 설비부터 기술, 원료에 이르기까지 저탄소 체제로 대전환해야 하기 때문에, 철강사의 ‘생존’이 탄소중립에 달렸다고 해도 과언이 아니다.

이에 포스코는 2050년까지 탄소중립 목표를 달성하기 위해 ‘저탄소 친환경 제철 프로세스로의 대전환’을 추진하고 있다. 구체적으로는 수소환원제철 기술 개발, 재생에너지 확대, 탄소 포집과 저장(CCS) 등의 실행 방안을 세웠다.

먼저 수소환원제철은 화석연료 대신 수소(H₂)를 사용해 철을 생산하는 혁신적인 기술이다. 석탄이나 천연가스와 같은 화석연료는 철광석과 화학반응하면 이산화탄소(CO₂)가 발생하지만, 수소는 물(H₂O)이 발생한다. 때문에 수소환원제철은 철강 제조 과정에서 탄소 배출을 혁신적으로 줄일 수 있다. HyREX(Hydrogen Reduction)는 포스코가 보유하고 있는 파이넥스(FINEX) 유동환원로 기술을 기반으로 가루 상태 철광석과 수소를 사용해 쇳물을 제조하는 수소환원제철 기술이다.

포스코는 정부와 국내 철강사와 협업해 2028년까지 포항제철소에 연간 100만t 규모의 시험설비를 건설하고, HyREX 기술의 상업화 가능성을 확인할 예정이다. 또한 수소환원제철 전용의 신(新)전기로 공정 기술 개발도 추진된다. 화석연료로 만든 환원철(DRI)은 침탄반응에 의해 탄소가 소량 함유돼 있다. DRI에 탄소가 함유되면 철(Fe)의 녹는점이 1538℃에서 200~300℃로 낮아져서 용융이 쉬워진다. 반면 100% 수소로 생산한 DRI에는 탄소가 전혀 함유돼 있지 않다. 상대적으로 용융이 어렵기 때문에, 수소환원제철을 완성하기 위해서는 기존 전기로와는 다른 새로운 형식의 전기로 기술 개발이 요구된다.

포스코는 1992년 FINEX 기술 개발을 시작해 2007년 상용화했다. 이후 현재까지 파이넥스 공장에서 누계 3400만t의 쇳물을 성공적으로 생산하고 있다.

일반적으로 기술 개발 단계는 Lab (콘셉트 검증)-Pilot(연속 공정 검증)-Demo(상용화 검증) 단계를 거쳐 상용화 확대로 이어진다. 포스코는 FINEX 공정 개발 과정 중 확보한 기술과 경험을 활용해, Pilot 단계 없이 2025년부터 Demo 단계에 돌입, 2030년까지 HyREX 기술을 검증할 계획이다. 또한 2050년까지 포항·광양 제철소의 기존 고로 설비를 단계적으로 수소환원제철로 전환해 ‘2050 탄소중립’을 달성한다는 계획이다.

[노승욱 기자]

[본 기사는 매경이코노미 제2166호 (2022.07.06~2022.07.12일자) 기사입니다]

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