철강 미래, 수소환원제철에 달려…예산확보 땐 친환경시장 선도

한국형 수소환원제철, 탄소배출 '0'
경쟁국 기술 대비 '효율성·경제성' 우위
산업부, R&D 지원 위한 예타 신청
예산 넉넉치 않은면 기업 부담은 가중

[이데일리 김성진 기자] 정부가 ‘한국형 수소환원제철 실증 기술 개발 사업’ 예비타당성 조사에 8800억원의 대규모 예산을 신청한 배경에는 더 이상 수소환원제철 기술 개발이 늦어져서는 안 된다는 절박함이 반영된 것으로 분석된다. 이미 미국, 유럽, 중국, 일본 등 철강 강대국들은 수조원의 자금을 쏟아부어 수소환원제철 기술 개발에 나선 상황이다.

업계 관계자는 “산업부가 이번에 8800억원의 R&D(연구개발) 예산을 신청한 것은 ‘한국형 수소환원제철’ 기술 개발에 확실히 힘을 싣겠다는 의도”라고 말하기도 했다. 만약 이번 수소환원제철 실증 사업 예타가 통과되고 예산도 기존 계획대로 반영된다면 우리나라 철강산업이 친환경 시장을 선도할 수 있는 기회를 잡을 수 있다는 전망도 나온다.

탄소 대신 물이…꿈의 기술 수소환원제철

철강산업 탈탄소 전환의 핵심은 바로 ‘수소환원제철’ 기술이다. 현재 세계 각국은 이 수소환원제철기술을 먼저 달성하기 위해 총력전을 펼치고 있다. 수소환원제철 기술을 보유한 나라가 앞으로 글로벌 철강 산업을 이끌 선두주자로 올라설 수 있기 때문이다.

우리나라 정부는 이같은 철강 산업의 탈탄소 전략의 중요성을 인지하고 2023년 수소환원제철 기술 개발에 돌입했다. 산업통상자원부를 중심으로 포스코, 현대제철 등 국내 대표 철강업체들이 합심해 한국형 수소환원제철 기술을 완성하는 게 이번 프로젝트의 목표다.

경북 포항제철소 3FINEX(파이넥스) 공장 전경. 포스코는 파이넥스의 유동환원로 기술을 바탕으로 수소환원제철 공법 하이렉스(HyREX)를 개발하고 있다.(사진=포스코.)

수소환원제철은 쉽게 말해 화석연료 대신 수소(H2)를 사용해 철을 생산하는 기술이다. 석탄이나 천연가스와 같은 화석연료는 철광석과 화학반응하면 이산화탄소(CO2)가 발생하지만, 수소는 물(H2O)이 발생한다. 이론적으로는 생산 과정에서 탄소가 발생하지 않는 꿈의 기술이다.

무엇보다 정부가 개발에 나선 한국형 수소환원제철 기술은 경쟁국이 개발 중인 수소환원제철기술과 비교해 효율성이 뛰어나다는 장점이 있다. 해외 철강사들의 ‘샤프트환원로’를 활용한 수소환원제철 공법은 고순도 철광석을 원료로 바이오 오일과 플라즈마 가열법을 이용해 펠렛(Pellet, 철광석을 파쇄·선별한 후 일정한 크기의 구형으로 가공한 원료)을 제작해야 하는데, 애초 고급 펠렛을 만들기 위한 원료가 극히 제한적이다.

반면 ‘유동환원로’를 활용하는 한국형 수소환원제철 기술은 자연상태의 저품위 분철광석을 별도의 가공 없이 그대로 사용한다. 고급 원료를 사용할 필요가 없어 원료 수급이 쉽고 비용 절감 측면에서도 확실한 우위에 설 수 있다. 게다가 과학기술정보통신부 산하 글로벌 R&D 특별위원회는 지난 5월 30일 한국형 수소환원제철용 철광석 최적화 기술개발 프로젝트를 글로벌 R&D 플래그십 프로젝트로 선정했다. 호주 원료사 원광을 활용해 최적의 원료조건을 도출하고 한국형 수소환원제철기술에 적합한 최적의 철광석 배합 비율을 찾아내는 것이 목표다.

포스코는 2026년까지 수소환원제철 시험설비를 도입하고 2030년에 상용기술을 완성한다는 로드맵을 갖고 있다. 올 1월에는 포항제철소에 수소환원제철 개발센터를 새로 열기도 했다. 만약 이 기술이 성공적으로 도입될 경우 2019년도까지 연간 7882만t에 달했던 탄소배출량은 2040년에는 50%로 줄어들고 2050년에는 탄소중립을 실현할 수 있을 것으로 기대된다. 현대제철 역시 수소환원제철 기술 등으로 저탄소 제품 생산해 2050년까지 넷제로를 달성하겠다는 청사진을 내놨다.

탄소중립에 40조 드는데…기업 부담 가중

문제는 아직 수소환원제철 기술 개발에 필요한 정부 지원이 미미하다는 데 있다. 포스코에 따르면 수소환원제철 기술을 상용화하는 데 오는 2050년까지 무려 40조원의 천문학적 금액이 필요한 것으로 추정된다. 천시열 포스코 포항제철소장은 지난 6월 프레스투어 현장에서 “아쉽게도 유럽이나 일본, 미국은 대규모 정부 기금이 철강기술 개발하는데 지원되고 있다”며 “현재 우리나라는 기술개발 초기 단계며 정부에서도 막 지원을 시작해 선진국에 비해 뒤처진 상태”라고 말한 바 있다.

이 때문에 현재 정부가 추진 중인 ‘수소환원제철 실증 투자지원’ 예산이 얼마나 확보될지 관심이 모인다. 산업부는 지난 3월 ‘한국형 수소환원제철 실증 기술 개발 사업’을 신규 예비타당성 조사 대상 중 하나로 확정했다. 이후 수소환원제철 실증 사업 투자 규모와 계획 등을 검토한 산업부는 지난 2일 과기부에 예비 타당성 조사를 신청했다. 현재까지 정부가 편성한 저탄소 철강 기술 개발 예산액은 2097억원에 이르지만, 수소환원제철에 대한 투자는 기초설계 기술개발을 포함해서 512억원에 불과하다. 정부의 확실한 투자지원 없이는 수소환원제철 기술을 완성하기 어렵다는 분석이 지배적이다.

업계 관계자는 “현재 산업부는 철강 탈탄소의 중요성을 인지하고 투자지원을 많이 하려고 한다”면서도 “다만 이를 심사하는 기관의 동의를 얻는 것이 중요하다”고 말했다. 과기부가 수소환원제철 기술 개발 예산을 얼마나 승인하느냐가 관건인 셈이다.

국내 철강업체들은 글로벌 경기침체 및 중국산 저가 물량 공세 탓에 불황을 견디는 상황이다. 포스코는 올 2분기 전년 대비 45% 감소한 4862억원의 영업이익을 기록했다. 같은 기간 현대제철의 영업이익은 무려 78.9% 감소한 980억원으로 집계됐다.

이 같은 상황에서도 국내 대표 철강업체들은 저탄소 제품 개발 등을 위한 연구개발(R&D) 투자를 확대하는 상황이다. 포스코그룹은 올 상반기 철강 분야 R&D에 지난해보다 19.9% 늘린 2292억원을 투자했으며, 현대제철도 19.2% 확대한 1522억원을 투입했다.

김성진 (jini@edaily.co.kr)