저탄소 다리 건너 '수소철강' 시대로…GBW에서 보는 '포스코 2050'

[미리 만나는 그린비즈니스위크 2024]포스코

포스코 'GBW2024' 전시 개요/그래픽=윤선정

포스코가 석탄 대신 수소를 사용해 쇳물을 생산하는 수소환원제철 기술 '하이렉스(HyREX)'와, 하이렉스 상용화 전까지 저탄소 철강 제품을 생산하기 위한 '탄소저감 브릿지(Bridge) 기술'을 16일부터 사흘간 서울 코엑스에서 개최되는 '그린비즈니스 위크 2024(이하 GBW 2024)'에서 선보인다.

포스코그룹은 고탄소 발생 산업인 철강을 무탄소 산업으로 전환하기 위한 작업에 세계적으로도 빠르게 착수한 기업 중 하나다. 2030년까지 수소환원제철 기술을 상용화한 뒤 이를 바탕으로 2050년까지 포항·광양 제철소의 기존 고로 설비를 단계적으로 수소환원제철로 전환해 '2050 탄소중립'을 달성한다는 목표다.

올해 포스코는 이 같은 '2050 탄소중립'의 여정을 한 눈에 살펴볼 수 있게 부스를 구성할 예정이다. 우선 부스 좌측에 수소환원제철 각 공정의 특징과 흐름을 중심으로 제작한 하이렉스 실물 모형을 전시하고, 관련 기술과 공정을 담은 영상을 상시 상영할 예정이다.

하이렉스는 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.

포스코는 하이렉스 기술과 근접한 자체 기술인 파이넥스(FINEX) 기술을 이미 갖춘 상태다. 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. 이 같은 파이넥스를 기반으로 수소환원제철에 필요한 몇가지 핵심 기술을 확보하면 기존에 쌓아왔던 개발, 설비운영, 조업 경험들을 결합해 하이렉스 개발 속도를 끌어올릴수 있다.

하지만 하이렉스 기술의 상용화를 위해선 아직 시간이 필요하다. 하이렉스 상용화 전까진 기존 철강 공정의 탄소 발생을 최대한 줄여야 하며 이를 위한 해법이 '탄소저감 브릿지'다. 하이렉스 시대 진입으로의 징검다리인 셈이다.


탄소저감 브릿지는 △원료의 가공 △저탄소 연료 투입 △전기로 활용 등으로 구성된다. 펠렛(철광석 파쇄·선별 후, 일정한 크기의 구형으로 가공한 원료)이나 철 스크랩 등 저탄소 철원류 사용을 확대하는 한편 고로 대비 이산화탄소 배출량이 20~25% 수준인 전기로를 늘려 탄소배출량을 줄이는 방식이다. 포스코는 부스 우측에 이 같은 탄소저감 브릿지 기술도 전시할 예정이다.

포스코 관계자는 "보다 현실적이고 경제적인 탈탄소 전환을 위해 하이렉스 데모플랜트를 정부의 수소환원제철 실증사업과 연계해 추진하고 2030년까지 상용기술 개발을 완료할 계획"이라고 말했다.