[테크코리아 미래기술 40]수소환원제철

[사진= 포스코 제공]

<기술정의> 수소환원제철은 제철소 제선공정에서 환원제 및 열원으로 사용되는 석탄을 수소로 대체하는 기술이다. 제철소는 철강 생산과정에서 석탄에서 발생하는 일산화탄소를 철광석과 산소를 분리시키는 환원제로 사용한다. 이 과정에서 이산화탄소를 배출한다. 하지만 수소환원제철은 일산화탄소 대신 수소를 환원제로 사용하기 때문에 이산화탄소를 배출하지 않는다.

수소환원제철은 포스코가 주도적으로 연구개발(R&D)하고 있다. 포스코는 고유 제선 기술인 파이넥스를 기반으로 한 '하이렉스(HyREX)' 공법의 수소환원제철을 오는 2050년까지 상용화한다는 목표다. 파이넥스는 가루 형태 철광석과 석탄을 유동환원로와 용융로를 거쳐 쇳물을 생산하는 공법이다. 이를 적용한 하이렉스 수소환원제철은 수소를 철광석과 함께 유동환원로에 넣어 직접환원철을 생산하고, 이를 전기로에서 정제해 쇳물 제품을 생산한다. 포스코는 지난해 '저탄소공정 연구그룹'을 신설, 수소환원제철 도입을 가속하고 있다.

[사진= 포스코그룹 제공]

포스코는 수소환원제철 기술에서 세계적으로 앞서 있다는 평가가 나온다. 현재 유럽 철강사들이 도입하려는 방식은 샤프트 미들렉스(Shaft Midrex)다. 값비싼 펠릿을 원료로 사용하기 때문에 이를 수입해야 하는 국가 등은 비용 및 조달 문제가 발생할 수 있다. 일본은 고로사들이 힘을 합쳐 관련 기술을 개발 중이지만, 수소 사용 비율을 기존 5%에서 15%까지 높이는 데 그친다. 포스코가 그린수소 100% 취입을 목표한 것과 대비된다. 그린수소는 태양광, 풍력 등 재생에너지를 기반으로 생산한 전력으로 물을 전기분해해 생산한 수소다. 수소 생산 방식 가운데 탄소 발생량이 가장 낮아 친환경적이다.

포스코는 지난 8월 수소환원제철 데모플랜트 설계에 착수했다. 파이넥스 설비를 공동 설계한 프라이메탈스와 손을 잡았다. 이번 설계를 시작으로 데모플랜트 설계·조달·시공(EPC)를 진행하고 오는 2030년까지 수소환원제철 상용화 가능성을 검증한다. 이후 생산 최적화를 진행한다.

포스코가 수소환원제철소로 완벽 전환하기 위해서는 연간 그린수소 370만톤과 3.7GW 규모 재생에너지 전력 공급이 필요한 것으로 추산된다. 관련 인프라 구축이 뒤따라야할 것으로 보인다.

주무부처인 산업통상자원부는 수소환원제철을 혁신기술로 지정하고 R&D를 지원한다. 또 원천기술에 대한 투자 세액공제 등 다양한 지원 방안을 지속 마련할 계획이다.

최정우 포스코그룹 회장은 “순환경제 관점에서 다양한 저탄소 솔루션 개발에 박차를 가하고 있다”면서 “장기적으로 넷제로(Net Zero) 달성을 위해 수소환원제철 공법을 상용화하고, 지속가능한 방식으로 철강을 생산하며 산업 생태계 전반 탄소중립 달성에 기여할 것”이라고 밝혔다.

류태웅기자 bigheroryu@etnews.com