[월간수소경제 성재경 기자] 포스코는 탄소중립 실현을 위한 핵심 기술인 수소환원제철로 전환 비용으로 약 40조 원을 예상하고 있다. 또 수소환원제철 연구개발(R&D)을 위해 그 핵심인 파이넥스 기술을 공개하기로 했다. 

김학동 포스코 사장은 29일 서울 대치동 포스코센터에서 열린 기자간담회에서 수소환원제철 전환 비용을 두고 “고로(용광로) 매몰비용이 5조~10조 원, 신규 투자비용이 20조~30조 원에 이를 것”이라며 “수소환원제철로 전환하기 위한 총비용은 30~40조 원이 들 것으로 예상한다”고 말했다.

그는 “고로 한 기당 수명이 15년으로, 이 기한에 맞춰 하나씩 교체할 경우 11기의 고로를 15년에 걸쳐 개수하면 1.5~2년마다 고로를 바꾸게 된다”고 덧붙였다.

수소환원제철은 철광석에서 철을 생산할 때 석탄 대신 수소를 환원제로 쓰게 된다. 이 기술을 활용하면 이산화탄소를 배출하지 않고 철을 생산할 수 있다.

기술이 상용화될 경우 고로를 비롯해 석탄을 용광로에 넣기 위해 가공하는 소결, 코크스공장 등 부속설비 등이 필요 없게 된다. 포스코는 이러한 고로·설비 매몰 비용과 신규 설비 투자비용으로 40조 원가량을 예상하고 있다.

현재 포스코는 수소환원제철과 근접한 ‘파이넥스(FINEX)’ 기술을 보유하고 있다. 이는 가루 형태의 철광석과 석탄을 고로에 넣지 않고 유동환원로와 용융로라는 설비를 통해 쇳물을 생산하는 방식이다. 환원제로는 공정 중에 발생하는 수소 25%, 일산화탄소 75%를 사용한다.

포스코는 이번 포럼에서 파이넥스 유동환원로를 기반으로 한 ‘하이렉스(HyREX)’ 기술을 공개하고, 해당 기술을 개방형 플랫폼 형태로 철강사, 전후방 산업과의 글로벌 공동개발을 추진할 방침이다.

현재 유럽과 중국의 철강사 다수는 샤프트(Shaft)환원로 방식을 채택하고 있다. 분철광석을 전처리 과정을 거쳐 펠릿으로 만든 후 환원로에 투입하는 방식으로, 펠릿과 함께 1,050℃ 이상 가열된 수소를 넣어 환원철을 생산한다.  

샤프트환원로 방식은 전처리를 한 펠릿을 써야 하는 단점이 있다. 해당 기술이 세계표준이 될 경우 펠릿 수급 문제가 발생할 수 있다. 또 수소흡열반응에 대비한 열보상 설비가 추가로 필요하다. 

반면 유동환원로를 활용한 포스코의 하이렉스는 분철광석을 유동환원로에 바로 투입하는 방식이다. 전처리 없는 분철광석과 880℃ 정도로 가열된 수소를 환원로에 넣어 환원철을 뽑아내게 된다. 

지난해 전 세계 철광석의 해상 물동량 가운데 분철광석이 차지하는 비중은 68%에 달한 반면, 펠릿은 13%에 불과했다. 하이렉스 기술은 분철광석을 바로 투입하는 만큼 안정적인 원료 수급이 가능하다. 또 수소 통로가 되는 파이프에 산소를 추가로 투입해 쉽게 열을 공급할 수 있다.

이덕락 기술연구원장은 “현재 유동환원로 방식을 통해 3,000만 톤의 용선을 생산하는 등 해당 기술에 대한 현장 조업 노하우, 설비 운영 기술을 거의 갖추고 있다”고 말했다.

한편 포스코는 수소환원제철 관련 기술 현황을 공유하고, 공동개발 가능성을 타진하기 위해 오는 10월 6일부터 8일까지 온·오프라인으로 ‘HyIS 2021 국제 포럼(Hydrogen Iron & Steel Making Forum 2021)’을 연다.

이번 포럼에는 세계철강협회를 비롯해 전 세계 10개 철강사, 3개 원료사, 3개 철강협회, 수소 관련 2개사, 엔지니어링 5개사 등 총 29개 기관이 참여할 예정이다.