2050년 탄소중립을 선언한 철강업계에 수소환원제철 기술이 최대 이슈로 떠올랐다.

포스코는 수소환원제철 기술 개발 등을 통해 2050년까지 탄소중립을 달성하겠다고 선언한 데 이어 최근 현대차그룹과 손잡고 관련 기술 개발에 나서기로 했다.

수소환원제철 기술은 철광석으로부터 철을 생산할 때 석탄 대신 수소를 활용하는 기술이다.

아직 연구 초기 단계로, 실제 개발되려면 상당한 기간이 걸릴 전망이다. 이 기술이 개발되면 철강생산 공정 자체에 큰 변화가 일어나기 때문에 미래의 제철소 모습도 달라진다.

27일 포스코에 따르면 수소환원제철 기술은 이름 그대로 수소(H2)가 철광석(Fe2O3)에서 산소를 분리하는 환원제 역할을 하는 것을 말한다. 이 과정을 거치면 물(H2O)과 함께 철(Fe)이 생성된다.

현재는 석탄에서 발생하는 가스인 일산화탄소(CO)를 환원제로 쓴다.

고로에 철광석과 석탄을 넣어 1천500℃ 이상의 고온에서 녹이면 일산화탄소가 발생해 철광석에서 산소를 분리하는데, 이때 이산화탄소(CO2)가 배출되게 된다.

철강업이 온실가스 최다 배출 업종으로 꼽히는 이유다. 국내 전체 철강산업 탄소 배출량의 70%는 포스코에서 나온다.

수소환원제철 기술이 개발되면 제철소에서 용광로는 사라지게 된다. 수소와 철광석의 환원반응은 용광로가 아니라 '유동환원로'라는 설비를 통해서 이뤄진다. 여기서 나온 환원철을 전기로에서 정제한 쇳물로 제품을 만든다.

이 과정을 거치려면 막대한 전력을 외부에서 끌어와야 한다. 수소환원제철의 기본 개념은 '그린 수소'가 밑바탕이다. 유동환원로에 투입되는 수소도, 설비를 구동하는 전기 생산도 모두 탄소배출이 없어야 한다는 것이다.

포스코 측은 "그린 수소를 생산하는 데는 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지가 필수적으로 요구된다"면서 "그린 수소를 자체 생산할 수 없는 국가는 앞으로 수입에 의존해야 하는 상황이 놓인다"고 설명했다.

2019년 기준 한국의 태양광발전 단가는 kWh당 163원으로, 중동보다 10배 비싸다. 이 때문에 한국 등 아시아 지역은 지리적으로 가까운 호주와 중동지역에 의존도가 커질 것이라는 분석이 나온다.

현재 전 세계에 있는 초대형 고로(내용적 5천500㎡)는 15기이며, 포스코는 세계 최대 규모인 광양 1고로(6천㎡)를 포함해 총 6기를 보유 중이다.

전체 고로의 3분의 2가 초대형 고로인데다, 고로는 한번 화입(용광로에 불을 붙이는 작업)을 시작하면 불이 꺼질 때까지 쇳물을 생산하는 특성이 있다. 1973년 첫 쇳물을 생산하기 시작한 포항제철소 1고로는 지금도 가동 중이다.

포스코 관계자는 "이런 점을 고려하면 수소환원제철로의 전환은 국가별, 제철소별 상황에 맞게 단계적으로 추진하는 동시에 기존 고로에 대한 이산화탄소 저감 활동을 병행하는 것이 현실적인 방안"이라고 말했다.

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