포스코 직원이 출선(쇳물을 빼내는 작업)을 하고 있는 모습ⓒ포스코

철강업계가 오는 10월 유럽연합(EU)의 탄소국경조정제도(CBAM, 이하 탄소국경세) 시범 도입을 앞두고 대응책 마련을 위해 고심하고 있다. 철강업계는 전기로를 새로 도입하거나 확대하고 저탄소 원료인 고철(철스크랩) 사용을 늘려 탄소를 감축한다는 방침이다.

나아가 탄소국경세뿐만 아니라 전 세계적인 '탄소중립' 흐름에 발 맞추기 위해 환원제로 석탄 대신 수소를 사용해 쇳물을 뽑는 수소환원제철을 상용화하는 것을 목표로 하고 있다.

포스코, 탄소 10% 줄이면 5천억 절약…전기로에서 수소로

19일 철강업계에 따르면 포스코는 오는 2025년까지 광양제철소에 1기, 2027년까지 포항제철소에 1기 등 총 2기의 전기로를 새로 도입할 계획이다. 포스코는 현재 포항제철소에 2기의 전기로를 운영하고 있다. 증설이 완료되면 총 4기의 전기로를 보유하게 된다.

포스코가 전기로를 증설하는 이유는 전기로가 고로(용광로)보다 탄소 배출량이 현저히 낮기 때문이다. 조강(쇳물) 1톤을 생산할 때 고로에선 평균 2톤의 탄소가 배출되지만 전기로는 4분의 1 수준에 그친다.

포스코는 2017~2019년 평균 7880만톤의 탄소를 배출했다. 포스코는 이를 탄소중립 로드맵 기준으로 삼고 2030년까지 탄소 배출량을 이보다 10% 낮은 7092만톤으로 저감할 계획이다. 포스코는 탄소 배출권 구매 비용 등을 감안했을 때 탄소 배출량을 10% 낮추면 연간 5000억원의 비용을 줄일 수 있을 것으로 전망하고 있다.

저탄소 연료인 철스크랩 사용을 확대해 탄소 배출을 줄이는 '저(低) HMR(Hot Metal Ratio) 조업기술'도 개발하고 있다. 이 기술은 용선(고로에서 생산된 쇳물) 대신 철스크랩을 대량 사용해 제강공정에서 용선 투입 비중을 70%까지 낮출 수 있기 때문에 고로 생산량을 줄이는 효과를 볼 수 있다.

나아가 포스코는 오는 2050년까지 수소환원제철 기술인 하이렉스(HyREX)의 상용화 완료를 목표로 삼고 있다. 수소환원체절은 쇳물을 만들 때 환원제로 석탄 대신 수소를 사용해 탄소 배출을 '0'으로 만드는 첨단 기술이다.

고로에서는 철광석(Fe2O3)과 석탄을 넣고 녹여 산소를 분리해 쇳물, 즉 철(Fe)을 만든다. 이 과정에서 이산화탄소(CO2)가 나온다.

그러나 수소환원제철은 수소(H2)를 환원제로 쓰기 때문에 산소(O2)가 분리되면서 철을 만들고 물(H2O)을 배출한다. 이론적으론 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는다.

우선 포스코는 2028년까지 하이렉스 기술로 연간 100만톤 규모의 철강 생산이 가능한 데모플랜트를 짓고 이후 2030년 상용화 설비를 구축할 계획이다. 궁극적으로 2050년까지 하이렉스 설비의 상용화를 완료해 탄소중립을 실현할 방침이다.

현대제철 당진공장에서 생산된 철강제품들.ⓒ현대제철

현대제철, 고로·전기로 아우르는 '하이큐브'로 탄소중립

현대제철은 전기로 기반의 탄소중립 철강 생산체제인 '하이큐브(Hy-Cube)' 구축을 통해 탄소배출을 감축할 계획이다.

하이큐브는 수소 기반 공정 융합형 철강 생산 체제로 스크랩을 녹여 쇳물을 만드는 기존 전기로에서 나아가 철 원료를 녹이는 것부터 불순물 제거, 성분 추가까지 할 수 있는 새로운 개념의 전기로(Hy-Arc) 기술이다.

현대제철은 국내 최대 전기로 제강사인 동시에 포스코와 함께 양대 고로사이기도 하다. 전기로로 철근·형강뿐만 아니라 열연강판 등 연간 1000만톤 이상의 제품을 생산한다. 현대제철만의 강점을 바탕으로 나온 탄소중립 전략이 하이큐브다.

하이큐브 기술을 통해 스크랩, 수소환원철과 탄소중립형 용선을 적절히 사용하고 원료 고유의 특성을 생산 프로세스에 최적화시켜 전 범위의 제품을 생산한다는 방침이다. 즉, 신(新) 전기로 중심의 공정을 통해 기존 전기로 제품인 봉형강부터 고로에서 생산되는 고급 판재류까지 생산한다는 방침이다.

현대제철은 2030년까지 하이큐브를 상용화하고 2050년까지 전기로 체제로 전환해 탄소중립을 달성하는 것을 목표로 삼고 있다.

다만 포스코의 수소환원제철 기술, 현대제철의 하이큐브 등 탄소중립 관련 기술은 아직 상용화되지 않았고 상용화에는 막대한 시간과 비용이 필요할 것으로 전망된다. 이에 탄소국경세 등 규제 대응과 장기적인 탄소중립을 위해서는 정부의 지원이 필요하다는 목소리가 나온다.

철강업계 관계자는 "개별 기업이 탄소국경세 대응책을 마련하는 것은 쉽지 않은 상황"이라며 "산업부와 같이 조율해서 정부 차원에서 대응하고 있고 정부와 협력해 위기를 극복해 나갈 계획"이라고 말했다.

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