포스코, 수소환원제철로 ‘친환경 대전환’ 선도

[서울경제TV=정창신기자] 포스코가 수소환원제철로 ‘친환경 대전환’에 속도를 내고 있다고 28일 밝혔다. 

지난 2020년 12월 포스코는 탄소배출 감축 목표로 2030년 사업장 감축 △10% 및 사회적 감축 △10%, 2040년 △50%, 2050년 탄소중립을 달성하는 ‘2050 탄소중립’을 선언한 바 있다.

◇“2050 탄소중립…수소환원제철 HyREX 기술개발”

포스코는 ‘2050 탄소중립’을 실현하기 위해, 석탄과 철광석을 반응시켜 탄소를 배출하던 전통적인 고로 공정 제철 방식을 벗어나 FINEX(파이넥스) 공정 유동환원로 기술을 바탕으로 한 HyREX(하이렉스) 수소환원제철 기술을 개발 중이다.

HyREX에서 수소는 예열을 거쳐 다단으로 구성된 유동환원로 하부로 그리고 광석은 상부로 투입돼 고체환원철(DRI)이 만들어진다. 이후, 그린 전력을 이용해 전기로 내에서 DRI를 녹이면 CO2 배출이 없이 쇳물을 생산할 수 있다.
 

포스코 HyREX 수소환원제철 개념도. [사진=포스코]

포스코의 수소환원제철 HyREX는 철광석 분광을 가공 없이 산지 그대로 직접 사용하는 유동환원로 방식을 채택함으로써, 사전 가공된 펠렛(Pellet)을 사용하는 샤프트환원로 기반 수소환원 제철 보다 원료 확보가 용이하고 생산 원가가 경제적이다. 또한 HyREX 유동환원로는 여러 개의 반응기로 구성돼 있어, 단일 반응기로 된 샤프트환원로 보다 온도제어에 유리하다는 설비기술적인 이점이 있다.

◇“수소 생산에서 활용까지…수소용 강재 개발”

포스코는 수소의 생산에서 활용까지, 수소 밸류체인 전 분야에서 사용 가능한 수소용 강재를 개발하고 있다. 수소배관, 모빌리티용 연료탱크, 수소충전소와 액화수소용 저장탱크 등 가격 경쟁력을 갖춘 포스코의 친환경 에너지용 강재를 통해 수소의 상용화 시기를 앞당긴다는 계획이다.

포스코는 영하 45도에서도 용접부가 외부 충격에 견딜 수 있게 개발된 기체 수소 이송용 배관을 수소 시범도시인 안산과 울산에 적용했다. 수소는 압력이 높아지면 금속에 침투, 열화시켜 금속을 깨뜨려버리는 ‘수소취성’을 일으킨다. 용접부는 수소취성에 약하기 때문에 지금까지 수소 이송용 배관은 용접을 하지 않고 만드는 6인치 이하의 수입산 무계목 강관(Seamless)을 주로 사용해 왔으며, 8인치 용접강관은 안전을 위해 제한적으로 사용돼 왔다.

이에, 포스코는 용접부의 수명과 안전성을 크게 향상시킨 8인치 수소배관용 강재를 신규 개발해 수입재보다 70% 저렴 가격으로 경제성 확보는 물론 소재 국산화에도 기여하고 있다.
 

수소배관(왼쪽)과 모빌리티용 연료탱크 모습. [사진=포스코]

모빌리티용 연료탱크에는 머리카락 굵기로 매우 얇지만 강한 강선과 고강도 복합재료를 적용했다. 기존 탄소섬유와는 달리 재활용이 가능하고, 제조비용을 약 30% 절감할 수 있기에, 향후 트레일러와 수소차 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 수소충전소용 저장탱크는 1,000기압의 초고압 수소를 저장하기 위해 특수 저장용기에 고강도 강선을 감아, 반복적인 수소 충전 및 방전에 의한 파손을 방지할 수 있도록 했다.

수소는 기체보다 액체 상태일 때 부피가 1/800로 줄어들기 때문에 많은 양을 저장할 수 있다. 이에, 포스코는 수소가 액화되는 -253°C의 극저온 환경을 견디는 고망간강과 고강도 스테인리스강 액화수소 저장탱크를 동시에 개발하고 있다.

포스코가 세계 최초로 독자 개발한 극저온용 고망간강은 영하 163도의 액화천연가스(LNG) 저장탱크용으로, 20만m3의 액화천연가스(LNG)를 저장하는 광양 LNG 터미널 5호기 및 국내 최초 LNG 추진선인 그린 아이리스호의 연료탱크 소재로 성공적으로 적용된 바 있다.

◇“탄소중립 선도…친환경 철강 제품 브랜드 론칭”
 

포스코는 고객사들의 탄소중립 실현과 저탄소 사회에 대비한 산업별 친환경 철강 제품 3대 전략 브랜드 ‘INNOVILT(이노빌트), e Autopos(이오토포스), Greenable(그린어블)’을 론칭했다.

포스코가 만든 국내 최초의 친환경 강건재 프리미엄 통합 브랜드인 ‘INNOVILT’는 혁신을 뜻하는 ‘Innovation’, 가치의 ‘Value’, 건설의 ‘Built’를 결합한 합성어로 친환경성과 독창성을 담은 미래기술 혁신을 통해 미래 건설시장을 선도해 나가겠다는 의지를 담고 있다. 2019년 11월 출범이래 129개사 213개 제품을 인증받아 다양한 곳에서 사용되고 있다.

포스코가 만든 국내 최초의 친환경 강건재 프리미엄 통합 브랜드. [사진=포스코]

프리미엄 강건재 브랜드 ‘INNOVILT’에 이은 포스코의 두번째 제품·솔루션 통합브랜드인 ‘e Autopos’는 2021년 1월 론칭했다. 친환경의 ‘eco-friendly’, 전동화 솔루션의 ‘electrified AUTOmotive Solution of POSco’을 결합한 합성어로, 친환경성, 협업 시너지, 미래 지향을 담은 혁신을 통해 친환경차 시장을 선도하겠다는 의미를 담았다. 전기차와 수소차 등 친환경차에 사용되는 포스코의 철강 및 이차전지소재와 이를 활용하는 고객 맞춤형 솔루션을 제공한다. 대표적인 e Autopos 제품으로는 기가스틸(Giga Steel), 하이퍼 엔오(Hyper NO), Poss470FC가 있다.

‘기가스틸’은 알루미늄 등 경쟁소재 대비 가격경쟁력이 우수하며, 환경친화적이다. 알루미늄과 비교해 소재가격은 1/3, 가공비는 절반 수준으로 낮출 수 있어 생산 비용을 효과적으로 절감할 수 있다. 포스코는 기가스틸을 활용한 전기차용 차체·샤시·배터리팩용 고장력 강판을 개발했다.

‘Hyper NO’는 친환경자동차 구동모터용 고효율 전기강판이다. 전기강판은 두께가 얇을수록 에너지 효율이 높아지며, 전기에너지를 기계 에너지로 변화시키는 과정에서 필연적으로 발생하는 에너지 손실을 최소화할 수 있다. ‘Hyper NO’는 0.15mm 두께까지 초극박 생산이 가능하며, 기존 전기강판 대비 에너지 손실이 30% 이상 낮다.

‘Poss470FC’는 포스코가 독자 개발한 수소차용 연료전지분리판이다. 분리판은 연료전지에서 수소와 산소의 이동통로 역할을 하는데, ‘Poss470FC’는 크롬이 첨가된 스테인리스 소재로 되어 있어 녹이 잘 슬지 않고, 전도성이 좋아 전기를 잘 전달한다. 또한 코팅이 필요 없어 기존 흑연 코팅 분리판 대비 충격에 강하고, 성형하기 쉬우며, 가격이 저렴하다.
 

기가스틸 차체(위 왼쪽)과 Hyper NO 구동모터코아(위 오른쪽), 수소 연료전지분리판(아래) 모습. [사진=포스코]

‘Greenable’은 풍력·태양광·수소 등 미래 친환경 에너지를 생산하거나 수송, 저장할 때 적용되는 전문적인 제품과 솔루션 통합 브랜드로 ‘INNOVILT’, ‘e Autopos’에 이어 2021년 10월 세 번째로 론칭한 전략 브랜드이다. ‘Greenable’은 풍력, 태양광, 수소 등 미래 친환경 에너지를 생산하거나 수송, 저장 시 적용되는 전문적인 철강제품과 솔루션을 통합한 브랜드로 친환경을 대표하는 단어인 ‘Green’과 ‘가능하게 하다’를 뜻하는 ‘Enable’을 합성하여 친환경 시대를 가능하게 하는 철강의 역할을 강조했다.

주요 제품으로는 △태양광발전설비 하지재용 고내식 도금강판 △풍력타워/하부구조물용 후판 △수소배관/고압용기용 열연강판 등이 있다.

[사진=포스코]

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