무탄소 '꿈의 철강' 열쇠는 '수소'…GBW에서 만나는 '철의 미래

포스코그룹이 10여년 뒤 열릴 '친환경 무탄소 제철' 시대를 오는 22일부터 사흘간 서울 코엑스에서 개최되는 '그린비즈니스 위크 2023(이하 GBW 2023)'에서 선보인다. 석탄 대신 수소를 사용해 쇳물을 생산하는 '수소환원제철소' 모형을 전시하는 한편, 수소환원제철소에 수소를 공급하기 위한 청정수소 생산 프로젝트를 입체 영상을 통해 보여줄 예정이다.

포스코그룹은 전형적 고탄소 발생 산업인 철강을 무탄소 산업으로 전환하기 위한 작업에 세계적으로도 가장 앞서 착수한 기업 중 하나다. 내년 6월 수소환원제철 시험설비를 착공해 2030년까지 기술 실증 완료 후, 대규모 상용플랜트를 운영한다. 이를 통해 2050년까지 포항·광양 제철소의 기존 고로 설비를 단계적으로 수소환원제철로 전환해 '2050 탄소중립'을 달성한다는 목표다.


포스코그룹은 올해 GBW 행사에서 이 같은 수소환원제철의 기반 기술인 '하이렉스(HyREX)'를 소개한다. 가루 상태의 철광석을 유동환원로에 넣고 수소를 주입한 뒤 수소가 철광석에서 산소를 분리시켜 순수한 철인 '직접환원철(DRI, Direct Reduced Iron)'을 생산하면 이를 전기로에서 녹여 쇳물을 뽑아내는 기술이다.

하이렉스 기술의 핵심은 수소다. 수소가 철광석에서 산소를 분리시키는 환원제의 역할을 한다. 이 과정을 통해 철을 생산할 수 있고, 고로 방식과는 달리 순수한 물(H₂O)만 남는다. 수소환원제철 기술이 상용화되면 현재 제철소의 상징인 고로가 사라진다. 사라진 고로의 자리를 채우는 것은 유동환원로와 전기로다. 철광석과 석탄을 고로에 넣기 위해 적절한 형태로 가공하는 소결공장, 코크스공장 역시 사라지게 된다. 탄소를 배출하는 모든 설비가 사라지는 셈이다.

수소환원제철은 기존 방식을 뒤엎는 완전히 새로운 공법이기 때문에 세계 철강업계에선 아직 그림의 떡이다. 하지만 포스코그룹은 수소환원제철 기술과 근접한 자체 기술인 파이넥스(FINEX) 기술을 이미 갖춘 상태다. 포스코그룹은 파이넥스 공정을 통해 이미 수소를 25% 사용하는 유동환원로 설비를 사용 중이다. 파이넥스는 가루 형태의 철광석을 유동환원로에 넣어 DRI를 생산하고, DRI를 용융로에 투입해 쇳물을 생산한 뒤, 이를 다시 전로에 넣고 정제해 최종 쇳물을 생산하는 프로세스로 이뤄져있다.


포스코는 현재 포항에서 상용 가동 중인 연산 150만 톤 및 2백만 톤 급 유동환원로 2기의 수소 농도를 단계적으로 높여가며 수소환원기술 개발을 진행중이다. 파이넥스를 기반으로 수소환원제철에 필요한 몇가지 핵심 기술을 확보하면 기존에 쌓아왔던 개발, 설비운영, 조업 경험들을 결합해 수소환원제철기술 개발 속도를 끌어올릴수 있다. 포스코가 세계 최초로 수소환원제철소를 확보하게 될 가능성이 높은 이유다.

포스코그룹이 현재 수소사업 전반을 추진하는 가장 근본적인 이유도 이 같은 무탄소 수소환원제철 시대 개막이다. 포스코그룹은 수소의 생산부터 운송·저장, 활용에 이르기까지 각 분야에서 추진 중인 수소사업의 역량을 총망라해 밸류 체인을 구축하고 2050년까지 700만 톤 수소 생산체제를 마련한다는 계획이다. 이를 위해 포스코홀딩스는 호주, 중동, 동남아, 북미 등 전략지역을 중심으로 다양한 그린·블루수소 프로젝트 개발을 추진하고 있다.

올해 GBW 전시에서 포스코그룹은 이 같은 수소사업의 전반을 입체 영상을 통해 보여줄 예정이다. 전 세계에서 추진 중인 청정수소 생산 프로젝트의 성과와 미래 비전을 담은 3D 파노라마 영상을 선보일 예정이다. 3D 파노라마 영상에는 그린수소, 블루수소, HBI(저탄소 철강원료) 연계 수소를 생산하는 대표적인 포스코그룹의 글로벌 청정수소 프로젝트 현장이 생생하게 담긴다.