탄소중립 달성을 위해 철강산업의 수소 활용이 필수
철강산업은 대표적인 이산화탄소 다배출 업종으로 탄소중립을 달성하기 위해서는 수소환원제철로의 공정 전환이 반드시 필요하다. 현재 철강산업에서는 ‘고로’라고 불리는 대형 용광로에 철광석(Fe2O3)과 석탄(C)을 넣어 1,500℃ 이상의 고온을 통해 철광석을 녹이고 있다. 이를 통해 철광석에 붙은 산소를 분리(환원과정)하고 철강재 가공에 사용되는 선철을 생산한다. 하지만 환원제로 석탄(C)을 사용하면서 조강 1톤을 생산할 때마다 이산화탄소(CO2) 2톤이 배출되는 상황이다. 이산화탄소 배출을 줄이기 위해서는 석탄 이외의 환원제가 필요한데 수소(H2)를 환원제로 사용하는 것이 수소환원제철이다. 수소가 철광석에서 분리된 산소와 결합하면서 이산화탄소가 아니라 물(H20)이 배출되기 때문에 탈탄소 제철공법으로 전환되는 구조이다.
수소 환원과 석탄/일산화탄소 환원반응 비교
자료 : 포스코 뉴스룸
환원제로 석탄 대신 수소를 사용하는 것이 아주 간단한 변화처럼 보일 수도 있지만 수백 년 동안 이어진 제철공법의 근본적인 전환을 야기하는 대전환이다. 첫째, 제철소의 상징인 고로가 사라지는 것이다. 고로는 철광석과 석탄을 동시에 녹여 용융과 환원을 동시에 발생시켜 효율성을 최대화한 공정인데 석탄이 없어지니 고로방식이 더이상 필요하지 않게 된다. 전통적인 제철공정의 근본적인 변화뿐만 아니라 보수적인 철강업계의 인식 변화까지 성공해야 수소를 도입할 수 있다. 둘째, 수소를 공급하기 위한 에너지 인프라 투자가 필요하다. 제철용 수소를 공급하기 위해서는 파이프라인을 통해 대용량 공급 인프라 구축이 중요한데 수소는 파이프라인을 깨지게 하는 취성의 성질이 있다. 전용 파이프라인 설치를 위해서는 기술개발이 필요하며 규모의 경제를 위해 수십조 원의 대규모 투자가 동반되어야 한다. 수소환원제철에 대한 투자는 단일기업을 넘어 국가 차원의 의사결정이 필요하다는 의미이다.
