2050년까지 탄소 배출 ‘제로’
용광로 필요없는 ‘수소환원제철’
신재생에너지로 ‘그린수소’ 생산
그린에너지 선도기업으로 탈바꿈

최정우 포스코 회장이 2020년 10 30일 포스코 서울센터에서 열린 국가유공자 첨단보조기구 전달식에서 인사말을 하고 있다.(사진=연합뉴스)

대표적인 ‘탄소 다배출’ 업종인 철강기업 포스코가 ‘탄소중립’을 선언하고 나섰다. 오는 2050년까지 이산화탄소 실질 배출량을 ‘0’으로 만들겠다는 계획이다. 국내 기업 중 가장 탄소 배출량이 많은 포스코가 과연 ‘탄소중립’을 달성해 그린철강기업으로 거듭날 수 있을까? 최정우 포스코 회장은 수소 환원과 재생에너지에 기반한 탄소중립 제철 공정을 구현할 수 있을 것으로 자신하고 있다. (CNB=정의식 기자)

탄소배출 1위 기업의 탄소중립 선언

지난해 12월 11일 철강기업 포스코가 색다른 선언을 발표했다. 2050년까지 ‘탄소중립’(Carbon Neutral)을 달성하겠다는 것. ‘탄소중립’이란 이산화탄소를 배출한 만큼 흡수해 실질 배출량을 ‘0’으로 만든다는 개념이다.

한·중·일 등 대형 고로 생산체제에 기반한 아시아 철강사 중 최초로 포스코가 탄소중립 계획을 공식 발표하자 업계에서는 지나치게 도전적인 목표를 수립한 것 아니냐는 평가가 나왔다.

이후 지난 2월 2일 포스코, 현대제철, 동국제강, KG동부제철, 세아제강, 심팩 등 6개 철강사들이 ‘그린철강위원회’를 출범시키고 ‘2050 탄소중립 공동선언문’에 서명함으로써 ‘2050년 탄소중립’은 국내 철강업계 전체의 과제가 됐다.

2월 2일 서울 포스코센터에서 열린 ‘제1차 그린철강위원회’ 출범식 참석자들이 ‘2050 탄소중립 공동선언문’ 서명 후에 기념촬영을 하고 있다. (사진 앞줄 왼쪽부터) 동국제강 김연극 사장, 현대제철 안동일 사장, 포스코 김학동 사장, 한국철강협회 최정우 회장, 산업통상자원부 성윤모 장관, 연세대학교 민동준 부총장, 심팩 최진식 회장, KG동부제철 이세철 대표이사.(사진=포스코)

문제는 철강산업이 대표적인 ‘탄소 다배출’ 업종이라는 것. 철광석은 철과 산소가 결합된 광물로, 철을 뽑아내기 위해서는 산소를 떼어내야 하고, 이 과정에서 석탄연료가 대량 사용되면서 이산화탄소 배출이 뒤따르기 때문이다.

실제로 2019년 국내 철강산업의 온실가스 배출량은 1.17억톤으로 국가 전체 배출량의 16.7%, 산업부문의 30%를 차지하며, 이 중 포스코의 배출량은 70%인 8147만1198톤에 달하는 것으로 집계됐다. 과연 포스코는 불가능한 것처럼 보이는 ‘탄소중립’ 목표를 달성할 수 있을까?

수소환원제철, 무슨 원리길래?

최정우 포스코 회장은 탄소중립이 충분히 실현 가능한 목표라는 입장이다. 최 회장에 따르면, 철강업계의 탄소중립을 달성하기 위해서는 원료·공정·설비·마케팅 등 모든 측면에서 근본적인 변화가 필요하다. 특히 ‘수소환원제철’과 ‘그린수소 생산’이 해법으로 지목된다.

‘수소환원제철’은 철광석으로부터 철을 생산할 때 석탄 대신 수소를 활용하는 기술이다. 화석연료인 석탄을 사용하지 않으니, 이산화탄소도 발생하지 않게 된다.

기존 제철소에서는 ‘고로’라고 불리는 큰 용광로에 철광석과 석탄을 넣어 1500°C 이상의 고온에서 녹일 때 발생하는 일산화탄소(CO)를 이용해 철광석(Fe₂O₃)에서 산소를 분리시키는 환원반응(Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂)을 일으킨다. 이 과정에서 철(Fe)과 함께 이산화탄소(CO₂)가 발생한다.

반면, 수소환원제철은 수소(H₂)가 철광석(Fe₂O₃)에서 산소를 분리시키는 환원제가 돼 환원반응(Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O)을 일으킨다. 이 과정을 통해 물(H₂O)과 함께 철(Fe)이 생성되는데, 이를 환원철(DRI, Direct Reduced Iron)이라 한다.

수소 환원반응과 일산화탄소 환원반응.(사진=포스코)

수소와 철광석의 환원반응은 고로(용광로)를 필요로 하지 않는다. 대신 ‘유동환원로’라는 설비가 필요하다. 이미 포스코에서 사용하는 고유 공정 ‘파이넥스(FINEX)’가 유동환원로가 일부 적용된 기술이다. 포스코는 파이넥스 공법을 넘어서 100% 수소로 철을 생산하는 수소환원제철 기술을 2040년까지 도입한다는 계획이다.

문제는 수소환원제철 공정이 대규모의 외부전력을 필요로 한다는 점. 석탄을 쓰지 않기 위해 전기와 수소를 쓰는 건 문제가 없지만, 이 전기와 수소를 만들기 위해 대규모 화력발전소를 가동한다면, 여기서 다시 이산화탄소가 발생하므로 문제가 원점으로 돌아간다. 이 때문에 수소환원제철은 수소와 전기 생산 과정에서 태양광, 풍력 등 탄소배출이 없는 신재생에너지를 사용하는 것을 기본으로 한다. 이른바 ‘그린수소’다.

포스코는 지난해 12월 ‘수소경제를 견인하는 그린수소 선도기업’이라는 비전을 공표하며, 2050년까지 수소생산 500만톤, 수소매출 30조원을 달성한다는 목표를 공개했다. 이를 위해 포스코는 지난 3월 한국과학기술(KIST), 포항산업과학연구원(RIST) 등 국내 연구기관과 협약을 맺고 관련 기술을 연구하는 한편, 오리진 에너지 등 해외 수소기업과 협력해 그린수소 생산을 추진 중이다.

“친환경이 살길” 한걸음씩 혁신

최정우 포스코 회장은 지난 2018년 취임부터 ‘더불어 함께 발전하는 기업시민’을 경영이념으로 내세우며 기업의 사회적·환경적 책임을 강조하고, 경영에 적극 반영하는 ESG 경영활동에 앞장서고 있다. 그 결과 포스코는 철강기업에서 ‘친환경·모빌리티(Green&Mobility) 기업’으로 빠르게 변신 중이다.

탄소중립 및 그린수소 사업과 관련해서는 지난해 12월 수소사업 진출을 선언한 이후 올초 조직개편에서 산업가스·수소사업부를 최고경영자(CEO) 직속으로 신설했고, 관련 개발조직 ‘저탄소공정연구그룹’도 만들었다. 2020년까지 20%, 2040년까지 50%의 탄소배출을 감축하고, 2050년까지는 100% 감축 및 수소 500만톤 생산을 달성한다는 목표다.

2020년 7월 최정우 포스코 회장이 점화봉에 불을 붙여 3고로 풍구에 화입하고 있다.(사진=포스코)

지난달 27일 최 회장은 ‘2021 P4G 서울정상회의 비즈니스포럼’에서 재차 이같은 비전을 강조했다. 그는 “이산화탄소 배출 가운데 철강산업 비중이 가장 높아 글로벌 주요 철강사들은 2050년까지 탄소 중립을 선언하고 있다”며 “포스코는 단기적으로 제철공정에서 발생하는 부산가스를 정제하여 수소를 생산하고 블루수소 개발도 동시에 진행, 궁극적으로는 재생에너지원을 통한 그린수소 생산을 목표로 기술개발과 투자를 병행하겠다”고 말했다.

이어 “수소사업은 포스코와 한국경제의 새로운 도약을 이끌어줄 신성장엔진”이라며 “대량생산한 수소를 국내에 저가 공급해 산업계 발전에 기여하겠다”는 포부도 드러냈다.

(CNB=정의식 기자)