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현대차·포스코 '탄소제로' 제철소 만든다

서진우 기자
입력 2021.02.22 17:16   수정 2021.02.23 09:34
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가속도 붙은 수소동맹

수소환원제철기술 개발협력
2050년까지 CO2 제로 목표

쇳물 뽑을때 석탄 대신 수소로
기존설비 전면 재정비 추진
연관산업 동반성장 예고
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현대자동차그룹과 포스코가 탄소중립 실현을 위해 제철 과정에서 탄소(이산화탄소)가 전혀 발생하지 않는 새 철강 제조 기술 개발에 힘을 합치기로 했다. 기존 고로(용광로)는 철광석에서 순수한 철을 추출하기 위해 석탄을 환원제로 사용했다. 따라서 제철 과정에서 이산화탄소 등 오염물질 배출을 막을 수 없는 구조적 문제를 안고 있었다. 하지만 석탄 대신 수소를 사용하면 이 같은 문제를 원천 차단할 수 있다. 석탄 대신 수소를 도입한 '수소환원 제철소'가 정부 연구개발(R&D) 과제를 통해 현실화될 경우 철강산업 패러다임을 뒤흔들 획기적 시도가 될 것으로 기대된다.

22일 현대차그룹과 포스코에 따르면 양사는 16일 체결한 수소사업 업무협약(MOU) 때 신개념 제철 공법인 '수소환원제철' 기술 협력 내용도 포함시킨 것으로 파악됐다. 포스코와 현대차그룹 계열사인 현대제철이 기술 개발을 위해 협력한다는 것이 핵심이다.


당시 정의선 현대차그룹 회장과 최정우 포스코 회장은 경북 포항 포스코 청송대에서 직접 만나 포스코 제철소 내 수소전기차 도입과 수소충전소 구축을 골자로 하는 '수소동맹'을 맺은 바 있다.

두 기업은 수소를 활용해 수소전기차를 도입할 뿐 아니라 제철 분야에서도 친환경 기술을 함께 개발한다. 이들은 2050년까지 모든 제철 과정에서 탄소 배출을 '제로(0)'로 만들어 친환경에 앞장선다는 게 목표다.

일반 제철 공정은 고로에 철광석과 석탄을 넣어 쇳물을 만든 뒤 여기서 철을 만든다. 환원제로는 일산화탄소가 사용된다. 고로에 석탄을 넣으려면 석탄 밀도를 높이기 위해 특정 공정 처리(코크스)를 거쳐야 하는데 이 과정에서 석탄 내 수소는 모두 날아가고 일산화탄소만 남기 때문이다. 이 일산화탄소가 환원제로 작용해 철광석 내 산소와 결합하면 순수 철이 생산되면서 부산물로 이산화탄소가 배출된다.

이런 문제를 해결하기 위해 포스코는 2014년부터 '파이넥스'라는 공법을 통해 철광석을 고로 대신 유동환원로라는 장비에 넣어 철 일부를 생산해 왔다.


유동환원로에서 나온 환원철에는 코크스 공정을 거치지 않은 가루 석탄을 넣어도 철 생산이 가능하다. 이 과정을 거치면 배출가스의 75%는 이산화탄소, 나머지 25%는 수증기(물) 형태가 된다. 하지만 이 역시 탄소 배출량을 다소 줄일 뿐 원천적으로 없앨 수 없다는 한계를 지니고 있다. 이에 현대차그룹과 포스코는 이보다 더욱 진화한 수소환원제철 공법을 함께 개발할 예정이다. 석탄 대신 100% 수소만 사용해 쇳물을 추출하는 것이다. 환원제로 수소만 사용되기 때문에 부산물도 오로지 수증기만 나오게 돼 친환경적이다.

기존 석탄환원제철에선 철강 1t당 약 2t의 이산화탄소가 발생한다. 하지만 수소환원제철소에선 탄소 배출이 제로다. 현대차그룹과 포스코는 신기술 개발 과정에서 암모니아를 활용한 그린수소를 공동으로 활용할 방침이다. 수소와 질소가 결합돼 있는 액상 암모니아는 일반 액화수소보다 같은 부피에서도 더 많은 수소를 저장할 수 있어 수소 운송과 저장이 상대적으로 용이하다.


운송에 따른 부산물이 적고 경제적이어서 암모니아 활용 수소는 그린수소라고 불린다. 업계 관계자는 "수소환원제철을 위해서는 대량의 수소가 필요하고 재생에너지로부터 수소를 얻기 위한 수전해 기술 등이 요구된다는 점 등을 고려할 때 연관 산업의 동반 성장 효과도 도모할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

[서진우 기자]
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