철강 CO2절감 특허출원 늘어난다

파이넥스·탄소포집기술 등 총 251건.. "수소환원제철 등 원천기술 개발 필요"

철강산업은 필수 기간산업이면서 대표적 온실가스 다배출 업종으로 꼽힌다. 포스코가 배출하는 이산화탄소(CO2)의 양은 약 6000만톤, 한국 전체 배출량의 10% 수준이다.

온실가스 규제를 위한 국제논의가 진행되는 가운데 리스크 부담이 커진 철강업종의 CO2 배출을 줄이는 내용의 특허출원이 날로 늘고 있다.

13일 특허청에 따르면 제철소에 적용되는 CO2 감축기술은 △탄소포집·저장(CCS) 기술 △파이넥스 공법 등 크게 두 종류다.

CCS는 공장 굴뚝에서 배출되는 가스 중 CO2만 분리·회수해 메탄올 등 형태로 자원화하거나 지하·해저에 저장하는 기술을 이른다. CO2 분리·회수에는 '흡수법' '흡착법' '막분리법', CO2 처리·저장엔 '화학처리' 'CO2 저장' 등 기술이 쓰인다.

파이넥스 공법은 가루 형태의 철광석과 석탄을 이용해 산화철(FeO)에서 철(Fe)만 분리하는 기술로 포스코가 세계 최초로 상용화했다. 포스코는 2007년 이래 연산 150만톤 규모의 파이넥스 설비를 가동한다. 이는 자동차 150만대를 생산할 수 있는 규모다.

CCS 기술은 지난 15년간 총 98건이 특허출원됐다. 1994~2008년 기간동안 연평균 15%씩 증가하고 있다. 파이넥스 관련 특허출원도 지난 15년간 153건에 이른다.

인류가 철을 사용한 지는 수천 년이 흘렀지만 CO2 배출없이 철강 제품을 만드는 기술은 아직 없다. 자연상태의 철은 산화철(FeO)의 형태로만 존재하는데 여기에 탄소(C)를 가해 산소(O)를 분리하는 과정에서 CO2가 발생한다.


철강업종 CO2를 획기적으로 줄이기 위한 기술로 수소환원제철(HRM) 방식에 대한 연구가 이뤄지고 있다. HRM 산화철을 환원시키기 위해 환원제로 사용되던 일산화탄소(CO) 대신 수소를 사용하는 기술이다. 부산물로는 CO2가 아니라 물(H2O)이 나온다.

일본의 CO2저감 연구개발 프로그램인 '쿨어스(Cool Earth)'의 50가지 핵심기술 중 하나로, 국내에선 포스코가 연구하고 있다.

특허청 관계자는 "CCS 기술과 파이넥스 기술의 융합은 철강산업도 환경친화 산업이 될 수 있다는 인식 전환의 계기를 만들었다"며 "앞으로도 이에 관한 지속적인 연구개발 및 특허출원이 예상된다"고 말했다.

또 "내년부터 현대제철의 용광로가 가동되면 이산화탄소 배출량이 많이 증가할 것으로 예상된다"며 "CO2 발생을 근본적으로 차단할 수 있는 HRM과 같은 핵심 원천기술의 개발이 필요하다"고 덧붙였다.