[2050 탄소중립 ③] 철강업계 "수소환원제철 상용화, 정부 집중지원 필요"

개발 단계인 수소환원제철 기술, 상용화 시기 불투명

"그린수소·그린전력 공급 위한 국가 차원 인프라 구축 필요"

고로 출선 장면. ⓒ포스코

탄소중립위원회가 내놓은 ‘2050 탄소중립 실현을 위한 시나리오 초안’에 대한 철강업계의 우려의 목소리가 커지고 있다.

정부는 탄소중립을 실현하기 위해 기존 고로를 전기로로 전환하고, 수소환원제철 기술을 100% 도입한다는 계획을 세웠다. 이 같은 제시안은 상용화 시점을 논하기 힘든 만큼 정부의 기술 개발 지원이 선제돼야 한다고 업계는 입을 모은다.

5일 탄소중립위원회가 발표한 '2050 탄소중립 시나리오 초안'에 따르면 정부는 산업계 온실가스 배출량을 2050년까지 5310만t으로 2018년 대비 79.6% 감축하겠다는 목표를 제시했다. 탄소배출량이 가장 많은 철강업계는 2018년 1억120만t 배출에서 2050년 460만t으로 95% 줄여야 한다.

탄소배출량 감축에 따라 포스코와 현대제철은 운영 중인 고로를 모두 전기로로 전환해야 하지만, 이는 업계 실정에 맞지 않은 방안이라는 목소리가 나온다.

전기로는 고로에 비해 온실가스 배출이 약 4분의 1 수준이나, 사용하는 원재료와 생산 품목이 달라 완전한 대체가 어렵다. 철광석을 원료로 하는 고로는 후판, 열연, 냉연 등 판재류를 만들고 철스크랩을 원료로 하는 전기로는 봉형강, 철근 등을 생산한다.

쇳물 생산을 위해 철광석에서 산소를 분리시키는 환원제로 수소(H2)를 활용한 '수소 환원 제철' 기술(왼쪽), 석탄을 사용하는 기존 철강 생산 공정. 철을 만들기 위해선 철광석에서 산소를 분리(환원)해야 하는데 현재 이 환원제 역할을 석탄 가스(일산화탄소)가 하고 있다. ⓒ포스코

기존 고로를 전기로로 모두 전환하기 위해서는 석탄 대신 수소를 환원제로 사용하는 수소환원제철 기술이 필요하다. 수소환원제철은 철광석과 수소를 유동환원로에 넣어 환원철(DRI)을 생산하고, 전기로에서 정제한 쇳물(용강)로 철강 제품을 만든다.

이 기술이 상용화되면 석탄과 철광석을 녹여 환원반응을 일으킬 필요가 없어지므로 연료와 원료를 용광로에 넣기 전 가공하는 소결 및 코크스 공정도 사라지게 된다.

국내에서는 포스코가 수소환원제철 기술개발 선두에 있지만 상용화 시기는 불투명한 상태다. 철강협회가 분석한 포스코 수소환원제철 투자규모는 매몰비용 27조원, 설치비용 27조원 등 약 54조원 가량으로 알려졌다.

포스코는 설비의 감가상각 종료 시점과 노후화 시점 등을 적절하게 활용해 비용을 최소화하는 방안을 검토 중이다. 또 해당 기술을 기반으로 2030년 20%, 2040년 50%의 탄소 감축을 실현한다는 계획이다. 2007년 상용화한 파이넥스(FINEX) 기반의 수소환원제철 기술을 개발해 궁극적으로 수소환원과 재생에너지를 기반한 탄소중립 제철 공정을 구현한다는 목표다.

다만 수소환원제철 상용화를 위해서는 원료인 수소의 안정적인 생산과 조달이 선결 조건이다. 기업의 자체 수소 생산 노력 외에 정부의 인프라 지원 등 뒷받침이 필요하다는 이야기다.

철강업계 관계자는 "그린철강위를 출범해 2050년까지 탄소중립 달성을 하기 위한 수소환원제철 기술개발 등 탄소중립 방안을 수립하고 있다"며 "철강의 탄소중립 실현을 위해서는 수소환원제철 기술개발이 상용화되도록 정부의 기술개발 지원 집중이 필요하다"고 설명했다.

이어 "수소환원제철이 상용화되더라도 국가차원의 그린수소 공급과 재생에너지 등 그린전력 공급에 대한 인프라 구축이 필요하다"고 강조했다.