포스코 “수소환원제철용 대용량 수소 공급망 개발 중”

▲윤창원 포스코홀딩스 미래기술연구원 수소저탄소연구소 자문교수가 3일 경기도 고양시 킨텍스에서 열린 '한국-독일 수소 콘퍼런스'에서 '수소와 저탄소 기술을 통한 산업 탄소중립 추진'을 주제로 발표하고 있다. 사진=정승현

포스코그룹이 철강산업 탄소중립을 위한 수소환원제철 공정 가동을 대비해 대용량 수소를 안정적으로 확보하고 저장·운반할 수 있는 공급망 구축에 나서고 있다.

지난 3일 경기도 고양시 킨텍스에서 열린 '한국-독일 수소 콘퍼런스'에서 윤창원 포스코홀딩스 미래기술연구원 수소저탄소연구소 자문교수는 현재 수소환원제철 기술 개발을 포스코가 주도하고, 이를 뒷받침할 안정적 수소 공급망 개발을 포스코홀딩스 미래기술연구원이 맡고 있다고 밝혔다.

이날 '수소와 저탄소 기술을 통한 산업 탄소중립 추진'을 주제로 발표한 윤 교수는 “포스코홀딩스는 암모니아 크래킹 과정을 거쳐 수소를 생산하는 하이팩(HyPAC) 기술과 포스코의 하이렉스 기술을 통합한 디자인 패키지를 포스코이앤씨, 한국과학기술연구원(KIST), 포항공과대학교(포스텍)와 공동 개발하고 있다"고 전했다.

이어 지난해 개발을 마친 하이팩 기술을 통해 수소를 생산하는 시스템의 효율을 85% 수준으로 확보했다고 설명했다.

하이팩 기술의 핵심인 암모니아 크래킹은 수소를 암모니아로, 암모니아를 다시 수소로 변환하는 과정에서 효율을 높이는 기술이다.

포스코그룹은 오는 2050년까지 철강 분야에서 탄소 중립을 달성하겠다는 목표 아래 철광석에 섞여 있는 산소를 석탄(코크스) 대신 수소로 떼어내는 수소환원제철 기술인 하이렉스(HyREX)를 2030년을 목표로 개발 중이다.

이날 윤 교수는 “수소환원제철을 통한 탄소중립 달성을 위해서는 대용량의 청정 수소를 어떻게 공급할지가 이슈"라면서 “수소 공급망을 어떻게 구축할 지가 중요하다"고 말했다.

포스코가 암모니아 크래킹에 기반한 수소 생산체계와 하이팩·하이렉스의 수소환원제철 공정을 통합한 디자인 패키지 개발에 나서는 이유는 수소의 해외 조달 의존도가 높기 때문이다.

또한, 수소 자원을 해외에서 조달할 경우 중간에 암모니아로 변환해 운송하는 과정을 거친다. 동남아시아에서 재생에너지로 탄소 배출 없이 청정수소를 생산하고, 이 수소를 저장·운반에 용이한 암모니아로 변환해 한국으로 가져온다. 들여온 암모니아를 크래킹 과정을 거쳐 수소로 다시 돌리면 사용 가능한 형태가 된다.

이처럼 해외에서 청정수소를 조달하면 국내에서 원자력발전이나 재생에너지 형태로 '저탄소 전기' 공급이 가능해 포스코 등 철강사의 제철 공정에서 탄소 배출을 줄일 수 있다.

윤 교수는 철강산업에 특화된 청록수소 '페로 하이드로젠(Ferro-H2)'도 포스코그룹이 개발 중이라고 소개했다. 청록수소는 메탄(CH4)을 고온에서 열분해해 탄소와 함께 생산하는 수소다. 이산화탄소가 아닌 고체 형태로 탄소를 배출한다.

수소환원제철 공정을 거쳐 생산된 직접환원철(DRI) 자체가 메탄을 분해하는 촉매로 쓰일 수 있다는 점에서 개발 아이디어를 얻었다고 윤 교수는 말했다. 여기서 나온 탄소가 직접환원철의 철 래티스(격자구조)를 안정화시키는 일석이조 역할을 수행한다고 덧붙여 설명했다.

이 밖에 포스코는 수소 공급망을 위해 필요한 기술로 고체산화물 수전해기(SOEC)와 천연가스 CCUS(탄소 포집·활용·저장) 기술을 제시했다. SOEC는 물을 전기 분해해 수소를 생산하는 기술이며, 천연가스 CCUS는 천연가스에서 화학반응으로 수소(블루수소)를 얻으며 배출되는 탄소를 붙잡는 기술이다.

윤 교수는 이들 기술에 포스코그룹이 최근 집중하고 있다며, 해당 기술을 적용한 청정수소로 직접환원철을 생산하는 구조를 도입할 경우 생산 비용이 오르는 문제를 해결하려면 인증과 보조금 정책이 필요하다고 강조했다.

윤 교수는 “그린철강 생산을 늘리면 비용이 높아지는 구조로 가기 때문에 시장에서 다른 제품과 경쟁하려면 정책적 보조금이 필요할 것"이라고 제언했다.

정승현 기자 jrn72benec@ekn.kr