초등학교 과학시간에 철가루가 자석에 달라붙는 자기장 실험을 해본 경험이 있을 것이다. 이처럼 철은 물체를 끌어당기는 성질, 즉 ‘자성’을 가지고 있다. 자성은 지구상에 존재하는 물질 중 극히 한정된 물질에서만 볼 수 있는 특수한 현상이다.

물질은 자기적 성질에 따라 크게 상자성(常磁性), 반자성(反磁性), 강자성(強磁性)으로 구분된다. 먼저 상자성체는 자기장 안에 넣으면 자기장 방향으로 약하게 자화*되고, 자기장이 제거되면 자화하지 않는 물질을 말한다. 대표적으로 알루미늄, 주석, 백금, 이리듐, 산소 등이 있다. 반자성체는 외부 자기장에 의해 반대 방향으로 자화되는 물질로 수소나, 물, 수정, 납, 구리, 아연 등 많은 금속과 대부분의 염류가 이에 속한다. 반면, 철, 니켈 및 코발트 등은 강자성체로 자기장의 방향으로 강하게 자화되며 자석에 강하게 끌리는 물체들이다. 강자성체 물질을 함유해 이러한 성질을 가지는 합금도 있다.

*자화 : 자석이 아닌 물체가 자석의 성질을 가지게 되는 것

하지만, 철 합금이라고 해도 자석에 붙지 않는 것도 있다. 대표적인 예가 오스테나이트(Austenite)계 스테인리스강이다. 보통 ‘18-8 스테인리스강’으로 불리는 이 제품은 크롬 18%, 니켈 8% 함유한 철 합금으로, 이물질이 잘 묻지 않고 녹도 잘 슬지 않아 일반 가정의 싱크대 및 주방용 기기에 많이 사용되고 있다.

한편 강자성체라 해도 일정 온도 이하에서만 자성을 띠는 경우가 있다. 즉, 모든 원소는 일정한 온도 이상이 되면 자성의 성질을 잃게 되며 그 온도도 원소마다 다르다. 이를 ‘퀴리(Curie) 온도’라 말한다. 다시 말해 강자성과 상자성 사이의 전이 온도로서 자성을 띤 물체를 그 물체의 퀴리 온도 이상으로 가열하면 자성을 잃어 탈자될 뿐만 아니라 자석에도 붙지 않는 상자성체로 변한다. 그러나 온도가 떨어져 퀴리 온도 이하가 된다면 다시 자성체로 되돌아온다. 순수한 철의 퀴리 온도는 770℃, 니켈은 358℃, 코발트는 1130℃이다.

인류 문명의 발전은 철을 비롯한 자성물질로 인해 급진적으로 이루어졌다고 해도 과언이 아니다. 서력 기원을 전후해 중국에서는 자석의 일종인 나침반이 발명되었으며, 이 나침반은 서양으로 전래돼 먼바다로의 항해를 가능하게 만들었다.

20세기 초에는 전기강판이 개발되었는데, 이를 활용한 철심이 변압기, 발전기, 모터 등에 이용돼 전력 수송에 핵심적인 역할을 했다. 이후 20세기 중∙후반에는 카세트테이프, 컴퓨터 기억 소자 및 플로피 디스크, 신용카드 및 전화카드, 지하철 승차권, 스피커, 고속전철, 거대한 입자가속기 장치 및 자기부상열차 등 자성재료가 다양한 분야에서 현대 문명의 핵심 소재로 부상했다. 철이 지닌 신비한 성질 ‘자성’은 현재를 너머 미래에도 인류 문명의 발전을 이루는 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.

l 철의 재활용과 철스크랩의 부상

재활용 측면에서 철은 가장 친환경적인 소재다. 한 번 사용하고 나면 그 효용을 다하는 타 소재와는 달리, 철은 한 번 사용된 후에도 ‘철스크랩’으로 회수되어 다시 철로 생산되기 때문에 지속적 사용이 가능하다. 다만, 어느 소재가 재활용률이 높다고 단정 짓기 어렵다. 철강 제품을 비롯한 각 소재별 재활용률을 측정하는 기관과 기준이 모두 다르기 때문이다. 또한, 실제 생산되는 제품 대비 얼마나 회수되는 지를 측정하거나 회수된 제품을 재생산에 투입할 때 생산되는 비율을 측정하는 것도 포함되어 있어 비교하기 어렵다. 다시 말해, 한번 생산된 철강제품이 철스크랩으로 회수되는 기간은 철이 사용된 최종 제품에 따라 상이하다. 예컨대 철근이나 형강 제품으로 생산된 철은 보통 건축물에 사용되어 최소 30~50년 동안 철스크랩으로 회수되지 않는다. 반면 자동차강판으로 사용된 철강제품은 7~10년 내에 회수되고, 가전제품용 철강제품은 이 보다 짧은 기간 내에 회수될 수 있다.

철스크랩의 분류 방법은 발생원에 의한 분류, 성분 및 형태에 의한 분류, 구입형태에 의한 분류 등이 있다. 이 중 발생원에 따라 ‘자가발생 철스크랩(Home Scrap)’, ‘가공 철스크랩(Prompt Industrial Scrap)’, ‘노폐 철스크랩(Obsolescent Scrap)’으로 나뉜다.

여기서 ‘자가발생 철스크랩’은 철강재 제조공정에서 발생하는 철스크랩으로, 별도의 가공처리나 유통거래가 없이 전량 회수 사용된다. ‘가공 철스크랩’은 기계, 자동차 등 철강 수요산업의 생산공정에서 철강재 가공 시 발생하는 철스크랩을 의미하며, ‘노폐 철스크랩’은 최종 제품의 유용성이 소실되어 철강 폐기물로써 재사용에 적합하도록 가공 처리되는 철스크랩을 말한다. 노폐 철스크랩은 전국에 걸쳐 다양한 형태로 산재돼있으며, 상이한 경제 가치 기준을 갖는다. 선진국을 중심으로 철스크랩 축적량과 회수량, 회수율이 증가하면서 노폐 철스크랩이 늘어나는 반면, 철강 제조 기술발전과 최신 설비의 도입으로 자가발생 철스크랩은 감소하는 추세다.

철스크랩은 철광석, 원료탄과 함께 철강의 3대 기초 원료로서, 부존자원이 부족한 우리나라에서 철스크랩의 재활용은 자원개발과 동일한 개념으로 간주될 만큼 주요한 철강자원이다. 또한, 철스크랩 사용량을 늘리면 온실가스 배출량도 그만큼 줄일 수 있어 환경 측면에서도 철스크랩 재활용의 중요성이 부각되고 있다.

l Net zero 전환과 철강산업의 미래

최근 철강산업뿐만 아니라, 전 세계 산업계 전반으로 가장 화두로 떠오르는 것 중 하나는 탄소중립 이슈다. 파리협정은 산업화 이전 대비 지구온도 1.5℃에서 2℃ 정도로 제한하는 것을 근간으로 하는데, 이는 저탄소를 넘어 ‘탄소중립 사회로의 전환’을 가속화하는 계기가 되었다.

IPCC는 특별보고서를 통해 지구온도 상승 1.5℃ 제한을 위해서는 ‘50년까지 지구 전체가 필수적으로 탄소중립을 실현해야 한다고 제시했다. 규제 중심이었던 교토의정서와 달리 파리협정은 국가별 기여 발전 중심으로 탄소중립을 실현하기 위해 노력하고 있다. 이에 따라 각국 정부의 탄소중립 선언이 이어졌는데, EU가 ‘50년 탄소중립을 명시하며 기존 30년 40% 감축 목표에서 55%로 상향했으며 미국도 바이든 정부 출범 이후 파리협정에 재가입해 50년 탄소중립 행정명령에 서명했다. 우리나라도 지난 20년 11월 50년 탄소중립 목표를 포함한 LEDS(Long-term low greenhouse gas Emission Development Strategies)를 확정했다.

각국 정부의 탄소중립 선언에 발맞추어 글로벌 철강사도 탄소중립 기술개발에 적극 투자하겠다고 나섰다. 대표적으로 아르셀로미탈(Arcelormittal)은 다양한 저탄소 기술개발을 위해 총 494억 달러를 투자할 계획이며, 일본제철은 ‘13년 대비 ‘30년까지 30% 탄소감축, ‘50년 탄소중립을 목표로 수소환원제철 및 CCUS 기술 등을 개발할 계획이라고 밝혔다. 포스코도 ‘HyREX 기술개발’을 중심으로 2050년 탄소중립 목표 달성을 위해 박차를 가하는 중이다.

l 철강업계의 탄소중립 기술

철강산업에서 이루어지는 탄소중립 기술개발을 살펴보기 전, 우선 현재 글로벌 조강생산 대비 제법별 생산 비중을 살펴볼 필요가 있다. ‘19년 기준 세계 조강생산은 18억 7 천톤 수준이며 이중 72%는 고로에서 28%는 전기로에 의해 생산이 되었다. 향후에는 상대적으로 이산화탄소 발생이 적은 전기로 기술이 부각될 것으로 전망된다.

글로벌 철강사들의 실천하려는 탄소중립 기술은 크게 두 가지로 구분된다. 하나는 現제철 기술을 기반으로 한 기술 개발이다. 대표적으로 이산화탄소를 포집·저장·활용하는 ‘CCUS 기술’을 활용하거나, 그린 수소 및 그린 전력으로 철강제품을 생산해 이산화탄소를 최대한 줄이는 것을 말한다. 또 다른 하나는 新공정 기술개발로, 탄소중립의 궁극적 대안이 될 수 있는 수소환원제철의 상용화를 목표로 하고 있다.

철강업계의 가장 현실적인 탄소저감 기술은 ‘철스크랩 기반의 전기로 공법’이다. 수소환원제철의 상용화까지는 상당한 시간이 소요되고 시행착오가 발생할 수밖에 없기 때문이다. OECD 자료에 의하면 ’19년 기준 고로는 세계 평균 약 13년, DRI(직접환원철) 설비는 약 14년 가동 중이라고 한다. 이에 철강산업의 투자 주기 및 평균 가동기간을 고려하면 현재 가동 중인 철강생산 설비의 상당수가 ‘30년대 중반까지는 가동될 가능성이 매우 크다.

‘30년 이후는 수소환원제철 등 신공정 기술이 철강산업의 주력 기술로 부상할 것으로 보인다. 자연상태의 철은 적철광, 자철광과 같이 산소와 결합된 산화물의 형태로 존재하기 때문에 제철공정에서 환원공정이 필수적이다. 현재까지의 환원반응은 석탄, 천연가스를 활용했기에 이산화탄소가 부산물로 발생했으나, 수소환원제철은 수소를 환원제로 사용해 CO₂ 발생이 없다는 장점이 있다. 포스코의 경우 ‘30년까지 독자적인 수소환원제철법인 ‘HyREX 기술’을 개발할 계획인데, 독자기술인 FINEX의 유동환원로 기술을 발전시켜 수소환원제철법으로 완성하는 것을 목표로 하고 있다.

인류 역사를 구분하는 기준이 ‘어떤 도구를 사용했는가’라면, 보통 석기시대, 청동기 시대, 철기시대로 나눌 수 있다. 그 중 철기시대는 기원 전 1200년 전부터 시작되는데, 우리는 여전히 철기시대에 살고 있다고 할 수 있다. 현재 인류가 사용하고 있는 금속의 90% 이상이 철로 이루어져 있기 때문이다.

철강산업은 전 세계적으로 종사하는 사람이 600만 명이 넘는 인류의 대표산업 중 하나다. 1950년 연간 1억 8천 9백만 톤에 불과했던 철의 생산 규모는 2021년 19억 5천 1백만 톤으로 늘어났다. 또한 현재 생산되는 철강제품의 75%가 20년 전에는 존재하지 않았던 신제품일 정도로, 철강산업은 역동적인 기술 발전을 통해 새로운 수요를 창출하는 산업이다.

l 철기 시대의 시작

인류는 청동기 시대부터 금속을 자유자재로 사용해왔지만, 청동이 가진 희소성으로 인해 그 용도와 사용자가 극히 제한적이었다. 반면 철의 발견은 신이 인류에게 준 선물이라 표현되는데, 이는 철이 매장량이 풍부하고 지역 편재성이 적어 소재의 대중화로 이어졌기 때문이다.

인류가 철을 발견하고 활용하게 된 기원에는 크게 세 가지 가설이 있다.

첫 번째는 ‘채광(採鑛)착오설’이다. 청동의 원료인 황동석을 채광하던 중 비슷한 색깔을 내는 적철광을 잘못 채광한 후 제련과정을 거치면서 철을 발견했다는 설이다. 두 번째는 지표에 존재하는 철광석이 산불에 녹아 철의 존재를 알렸다는 ‘산불설’이며, 세 번째는 하늘에서 떨어진 운석에서 철이 발견됐다는 ‘운석설’이다. 학자마다 견해의 차이가 있지만, 가장 가능성 있게 받아들여지는 가설은 ‘채광착오설’이다.

철기시대로의 진입에 가장 큰 기여를 한 고대국가는 ‘히타이트(Hittite)’이다. 히타이트인들은 철기를 만들 때 쇠를 녹여 만든 것이 아니라, 쇠와 불순물이 섞여 있는 스폰지 형태의 덩어리를 두드려서 만든 단철(鍛鐵)을 사용하였다. 당시 히타이트 제국의 야금 기술은 지구상에서 가장 독보적이었으며, 이들이 거주하는 지역에는 철광석이 풍부했기 때문에 고대 철기 국가로 성장하게 된다. 4대 고대 문명 가운데 티그리스강과 유프라테스강 인근의 메소포타미아 문명이 가장 먼저 시작되고 발전하게 된 것은 바로 히타이트인들의 철기 제조 기술 덕분이다.

l 철의 대량생산과 산업혁명

자연 상태의 철은 소위 ‘철광석’이라 불리는 적철광(Fe₂O₃)이나 자철광(Fe₃O₄)처럼, 산소와 결합된 산화물 형태로 존재한다. 따라서 철광석을 녹여 철을 만드는 ‘환원공정’에서는 철광석을 녹일 정도로 높은 열을 내면서 철광석을 철로 환원시킬 수 있는 탄소를 다량 함유한 연료가 필요하다. 이때 사용되는 연료가 탄소 이외에도 철강 품질을 저하시키는 황(S)이나 인(P) 성분 등을 많이 포함할 경우, 양질의 철을 제조하기가 매우 까다로워진다.

고대 대장간부터 17세기 제철소까지 철을 만들 때 주로 사용된 원료는 목탄이었다. 그러나 목탄은 제선(製銑, Iron making) 과정에서 발생하는 화력에 의해 쉽게 타 생산되는 철의 양이 적고 품질도 좋지 못했다.

이후 ‘아브라함 다비(Abraham Darby)’가 저황탄(0.5~0.55%S)을 제철에 활용하면서 석탄 용광로(고로)가 탄생하게 된다. 철제 용기를 만드는 일을 하던 다비에게 실린더 제작 요청이 들어왔는데, 주문한 사람은 다름 아닌 탄광용 펌프로 사용할 증기기관을 개발하던 토머스 뉴코멘이었다. 다비는 좋은 실린더를 만들기 위해서는 철의 품질 개선이 필수적이라고 생각했다. 하지만 당시 제철소는 이에 적합한 철을 제대로 생산할 수 없었기에 다비는 스스로 제철과정에 석탄을 활용하는 방법을 강구하기 시작했다.

이전에도 목탄을 석탄으로 대체하려는 시도가 있었지만, 황 성분이 많아 실제로 활용되지는 못했던 것이 사실이다. 다비는 철광석이 산(山)과 인접해 있고 황(S) 성분이 적은 석탄을 구하기도 쉬운 ‘콜브룩데일(Coalbrookdale)’을 제철소 건설지로 결정한다.

다비는 6개월여 동안의 실험을 거쳐 1709년에 코크스 제조법을 개발하는 데 성공했다. 이는 석탄을 코크스로 만들고 이것을 연료로 삼아 철을 대량 생산하는 방법이다. 그는 품질이 좋은 석탄을 밀폐된 코크스로에 장입한 후 고온으로 건류하여 코크스를 만들었다. 동시에 철광석과 코크스가 오랫동안 접촉할 수 있도록 적절한 크기의 용광로를 제작했다. 그렇게 하면 코크스가 용광로 안에서 일산화탄소를 발생시켜 철광석을 충분히 환원할 수 있기 때문이다.

다비가 개발한 코크스법은 그의 아들과 손자인 다비 2세와 다비 3세를 거치면서 기술적 진화가 이루어졌다. 다비 3세는 세계 최초의 철교인 아이언브릿지(Iron bridge)를 건설했는데, 콜브룩데일의 세번(Severn)강에 세워진 길이 60m의 아이언브릿지는 1950년대까지 실제로 사용되었고, 현재도 원래 모습대로 보존되어 있다.

18세기 후반, 다비 가문의 노력으로 코크스 제조법이 확산되었다. 1760년에 14개에 불과했던 코크스 용광로는 1790년에 86개로 증가한 반면, 목탄 용광로의 수는 더 이상 늘지 않아 같은 해 25개에 불과했다. 제철소의 입지도 석탄 공급이 원활한 지역으로 이동하게 돼 1800년 전후로 제철소의 약 75%가 탄전 주변에 들어서게 되었다.

코크스법을 발전시킨 영국의 철 생산량은 1740년 1만 7천 톤에서 1852년에는 270만 톤으로 비약적인 성장을 하면서 세계 생산의 절반 가량을 담당하게 되었고, 영국은 산업혁명을 주도하는 강대국으로 부상하게 된다. 이후 철강 제조기술은 베세머(Bessemer)가 전로법을 고안하면서 인류가 강(鋼)을 양산하는 시대가 시작되었고 20세기 들어 다양한 전로법이 개발되면서 품질과 생산량에서 괄목한 성장을 계속하게 된다.

l 철강자원 쟁탈전과 EU의 탄생

1871년 출간된 알퐁스 도데의 소설 《마지막 수업》은 독일과 프랑스가 ‘알자스’와 ‘로렌’ 지역의 귀속 문제로 프로이센-프랑스 전쟁을 벌이던 때를 배경으로 하고 있다. 라인강과 보주산맥 사이에 위치해 있는 알자스는 온화한 기후로 포도주를 비롯한 농산물과 목재가 풍부했고 알자스 북서쪽에 위치한 로렌은 평야 지역으로 유명했는데, 국적이 네 번이나 바뀔 만큼 영토 분쟁이 극심했던 곳이다.

로렌 지방은 산업혁명 이후 석탄과 철광석이 풍부한 곳으로 주목받기 시작했다. 특히 프랑스 철광석의 90% 이상이 알자스-로렌 지역에 매장되어 있었다. 게다가 이 지역에 인접한 독일의 루르, 자르 지역도 독일 석탄의 50% 이상이 매장된 대표적인 석탄 생산지였다. 두 나라는 양 지역의 철광석과 석탄 자원을 확보하기 위해 끊임없이 충돌했다.

1, 2차 세계대전을 겪으며 구(舊) 소련이 성장하고 미국의 간섭이 늘자 유럽은 위기의식을 가질 수밖에 없었다. 프랑스의 경제학자인 장 모네(Jean Monnet)는 유럽 재건을 위한 초석이 프랑스와 독일의 협력에 있다고 판단했다. 따라서 그는 양국의 불화를 해결하기 위해서는 석탄과 철강을 공동 관리해야 한다고 의견을 제시하게 된다. 프랑스 재무장관인 로베르 슈만은 이를 받아들여 1950년 5월 모든 유럽 국가들이 참여하는 석탄철강공동체 설립을 제안한다.

공동체 협약에는 프랑스와 독일이 가장 먼저 참가했는데, 프랑스는 독일 루르 지방의 철과 석탄 생산량 증대를 견제하기 위해, 두 차례 세계대전을 일으켰던 독일은 국제 사회에서의 영향력을 높이기 위해서였다. 프랑스와 독일이 협약에 서명하자 이후 경제적 효과를 기대한 이탈리아 및 베네룩스 3국도 이듬해 공동체에 참여하게 된다.

6개국은 오랜 토론과 협상 과정을 거쳐 경제적으로는 공동시장을 형성하고 정치적으로는 초국가적 기구의 틀을 창출하자는 데 합의해 마침내 1951년 4월 18일 ‘파리조약’이라고 불리는 유럽석탄철강공동체(ECSC: European Coal and Steel Community) 조약에 서명한다. 파리조약은 각국 내 반대에 부딪혔지만 결국 비준에 성공해 1952년 7월부터 ECSC가 본격적으로 가동되었다.

이렇게 첫발을 디딘 유럽석탄철강공동체는 이후 유럽경제공동체(EEC, European Economic Community), 유럽공동체(EC, European Community) 등으로 발전했고 1993년에는 유럽연합(EU, European Union)의 출범으로 이어졌다. 철강자원을 둘러싼 자원 쟁탈전이 2022년 현재 28개국으로 이루어진 정치, 경제 공동체를 이끌었다고 할 수 있다.

l 다양한 수요산업과 철강 신제품

세계 철강수요의 47~50%는 건설부문에 사용되고 있으며 기계산업(15%), 자동차산업(12%), 에너지(7%) 및 조선산업 등 기타 수송부문(5%)도 철강을 많이 소비한다.

철강 수요가 가장 많은 건설부문은 건축과 토목분야로 구분된다. 현대 건축물들은 대부분 철골 구조로 건설되고 외벽에도 철강 재료를 사용하지만, 18세기 후반까지의 제철기술로는 대량의 철강재를 제작하기엔 많은 어려움이 있었다. 하나의 건물을 완성할 정도로 많은 철강재를 충분히 공급할 수 없었을 뿐만 아니라, 철강 가격도 매우 비싸서 채산성을 맞추기 어려웠기 때문이다.

철강이 건축에 이용된 최초의 사례는 1851년 영국의 만국박람회를 위해 건축된 현재의 하이드 파크(Hyde Park)에 위치한 수정궁(Crystal Palace)이다. 정원사 출신 기술자인 조셉 팩스턴(Joseph Paxton)이 설계한 수정궁은 가로 124m에 세로 564m로 약 6만 7,000㎡의 대지 위에 30만 장의 유리와 4,500톤의 주철로 건설되었다. 이전까지 단 한 번도 시도된 적 없는 대형 구조물이었다. 투명하게 빛나는 벽과 지붕, 그리고 경쾌하면서도 유려한 맵시를 자랑하는 새로운 양식의 건물은 이전까지 건물은 목재나 석조로만 만드는 것으로 알고 있던 사람들에게 놀라움을 자아냈다.

‘유리로 만든 아름다운 궁전’으로 인식된 수정궁이 역사적으로 중요하게 조명받는 이유는 철강을 규격 재료로 만들어 조립한 최초의 건물이며, 철강재의 우수성을 가장 단적으로 보여준 건물이기 때문이다. 수정궁은 규격화된 철강 프레임과 벽면을 구성하는 122cm × 30cm의 규격 유리를 기본으로 사용하여 조립해 만든 덕분에 6개월이라는 짧은 기간 안에 완성할 수 있었으며 시공비도 크게 절감할 수 있었다고 한다.

1933년 착공하여 1937년 완성된 미국의 금문교(Golden Gate Bridge)도 철강이 사용된 대표적인 토목 구조물이다. 1996년 미국토목학회(ASCE)는 현대 토목 건축물 중에서 7대 불가사의 중 하나로 금문교를 선정한 바 있다. 길이 2,825m, 너비 27m인 이 강철 현수교는 샌프란시스코 만과 태평양을 잇는 목으로, 남단의 캘리포니아 주 샌프란시스코와 북단의 매린 카운티(Marin County)를 연결한다.

흥미로운 점은 금문교 건설에 사용된 철강제품의 질량은 약 83,000톤이지만, 현재 철강제품으로 다시 건설한다면 그 절반으로도 가능하다는 것이다. 이는 철강의 고강도화 기술이 비약적으로 발전되었기 때문이다.

자동차나 선박 중량의 일정 부분은 철강재가 차지하고 있으나, 기존 제품보다 가벼우면서도 강도가 동일하거나 큰 제품(고강도)은 최종 제품의 중량을 가볍게 하는 한편, 수송 수단의 연비를 개선시키는 효과를 가져온다. 자동차강판의 경우, 340 MPa(메가파스칼) 등급을 고강도강(High Strength Steel)이라고 지칭했지만 최근에는 고강도강보다 높은 강도를 보이는 초고강도강(Advanced High Strength Steel) 및 980 MPa 이상의 강도를 자랑하는 기가급 제품(일명 Giga Steel)이 일반화되고 있다.

철강제품 중에는 전력의 생산부터 송배전 그리고 전력의 소모에 있어서 이보다 더 중요한 역할을 수행하는 제품이 있는데 바로 ‘전기강판(Electrical Steel)’이다. 전기강판은 일반 철강제품과는 다른 기능성 제품으로 철손(Core loss)*과 자속밀도(Flux Density, Magnetic Induction)* 등의 전기적 특성이 가장 중요하다. 또한 전기강판은 방향성 전기강판(Grain Oriented Electrical Steel)과 무방향성 전기강판 (Non-grain Oriented Electrical Steel)으로 구분된다. 방향성 전기강판은 특수한 공정을 거쳐 철판의 압연 방향을 일정한 방향으로 조정하여 자기적 특성을 대폭 향상시킨 제품으로 주로 변압기에 사용된다. 무방향성 전기강판은 결정이 방향성을 띄지 않고 불규칙(Random)하게 배열된 제품으로 대형 발전기부터 소형 정밀전동기까지 회전 기기의 철심(Core) 소재로 널리 사용된다. 특히 전기차 구동모터 등에 사용되는 Hyper NO 제품(바로가기)은 전기차 시대가 열리면서 향후 수요가 기하급수적으로 증가할 것으로 기대되고 있다.

*철손 : 자기의 통로로 작용하는 철심의 자화 과정에서 발생하는 자기저항에 의한 에너지 손실을 의미한다.
*자속밀도 : 일정한 자화력(전기에너지)을 받을 때 발생하는 단위 면적당의 자력선의 수로, 쉽게 설명하면 같은 전기에너지를 가했을 때 얼마나 자기에너지(자력선의 수)를 나타낼 수 있는가를 보여주는 특성치이다.

포스코가 세계철강협회 산하 자동차 분야 컨소시엄인 월드오토스틸(WorldAutoSteel)* 회원사와 공동으로 완전 자율주행차 콘셉트 개발에 매진 중이다.

2020년 6월부터 본격적으로 시작한 ‘Steel E-Motive(SEM)’ 프로젝트는 미래 모빌리티 서비스(MaaS)**를 위한 것으로 신규 차량 아키텍쳐를 제안하는 것이 핵심이다.  전 세계 18개국 철강사들과 30개월간의 대규모 프로젝트로 수행 중이며,  영국 기반의 자동차 전문 엔지니어링 업체 ‘리카도르(Ricardo)’가 엔지니어링 및 설계를 맡았다.

월드오토스틸은 첨단 철강 제품과 다양한 철강 이용 기술이 MaaS 차량의 설계와 엔지니어링에 대한 최적의 솔루션이 될 수 있다는 것을 보여주고자 해당 프로젝트에 착수했고, 전 세계 어디서든 생산 가능한 첨단 완전 자율주행 전기차로서의 MaaS 차량 컨셉을 제안했다.

l COVID-19 상황 속 변화된 MaaS 프로젝트 모습

미래 운송수단 개발 프로젝트는 초기 단계에서 코로나19 팬데믹의 장기화로 인해 월드오토스틸 운영진과 리카르도의 엔지니어 및 디자인팀은 당초 계회했던 프로젝트 진행 방향을 빠르게 재조정해야만 했다.

▲ SEM 팀이 빠르게 원격 미팅으로 전환해 프로젝트를 진행하는 모습이다.

리카르도의 앤-리제 그라스(Anne-Lise Gras) SEM 프로젝트 매니저는 “이미 정해진 일정에 지장이 없도록 18개의 철강사와 대면 미팅이 아닌 원격 협력으로 완전히 전환해 프로젝트를 착수했다”고 말하며, 효율적인 프로젝트 관리 방식에 대해 고민을 거듭했던 당시의 생각을 전했다.

컨소시엄 회원들 간 시너지 효과를 발휘해 프로젝트가 순조롭게 진행되면서 ‘시내주행용 4인승 차량’과 ‘도시 간 운용을 위한 6인승 차량’ 등 완전 자율주행 MaaS 차량의 컨셉의 두 가지 모델을 도출해냈다. 이로써 최신 첨단 고강도 철강 소재 및 성형 기술이 완전 자율주행 차량 제조에 적합하다는 것을 증명했다. 개발된 차량은 현재 컨셉 단계이지만 자동차 산업계의 피드백을 반영한 시제품 제작을 통해 실증 단계를 거칠 계획이다.

l 프로젝트를 성공으로 이끈 협업의 중요성

월드오토스틸의 부의장인 뉴코(Nucor) 딘 카넬로스(Dean Kanelos)는 SEM 프로젝트 성공 요인은 바로 수준 높은 팀워크에 있다고 말하며 협업의 중요성을 재차 강조했다.

▲ SEM 프로그램을 가능하게 만든 수준 높은 팀워크

프로젝트 진행 기간 동안 주로 원격으로 미팅이 이뤄진 가운데, 몇 번에 걸쳐 성사된 대면 미팅은 돌파구가 되어 프로젝트에 긍정적인 영향을 끼쳤다. 특히, 팬데믹 발생 이후 2년 만인 2022년 3월에 처음으로 진행한 대면 미팅은 의미있는 시간이었다.
리카르도의 앤-리제 그라스(Anne-Lise Gras) SEM 프로젝트 매니저는 “해외 방문이 어려운 팀원들도 모두 참여 가능하도록 태평양 시간대를 사용하는 미국 로스앤젤레스에서 미팅을 개최했다. 이를 통해 원격 미팅과는 또 다른 피드백을 이끌어 낼 수 있었고, 온라인 미팅을 통해 다져온 협력 관계를 한 단계 높은 수준으로 끌어올리게 됐다”고 말했다.

l 포스코, SEM 팀원으로서 경험과 지식을 공유하다

포스코는 SEM 프로젝트에 적극 협력한 월드오토스틸 18개 회원사 중 하나이다. 월드오토스틸의 간사를 맡고 있는 김재현•이해아 포스코 수석연구원과 철강솔루션연구소 성형연구그룹은 본 프로젝트에서 직면한 수많은 설계적 난관을 해결하는데 결정적인 역할을 수행했다. 김재현 포스코 수석연구원은 “이 프로젝트가 불확실한 미래에 MaaS 차량의 솔루션을 제안하는 선도적인 프로젝트가 될 것이며, 그러기 위해서는 다양한 관점에서의 의견을 수렴하는 것이 중요했다”고 밝혔다.

또한, 지난 ‘21년 11월 독일 뮌헨에서 대면으로 진행된 워크샵이 성공적인 협업 사례라고 손꼽으며, 차체 설계 이슈에 대한 심도 있는 논의가 진행되었고, 중요한 결정들도 이루어졌기 때문이라고 이유를 덧붙였다. 특히, SEM 차량용 차체 설계안을 성공적으로 도출한 긍정적인 결과를 이끌어냈다.

포스코는 최적의 설계 솔루션 도출을 위해 적극적인 기술지원에 나섰다. 차체 설계를 위한 위상최적화, 충돌성능을 만족하면서 차량 무게를 줄이고 비용을 절감할 소재 채용 방안, 차체의 특정 부품에 최신 성형 공법인 ‘롤 스탬핑(roll stamping)’ 공법 적용 방안 등 내부적으로 진행한 연구 결과를 SEM 팀과 공유했고, 이는 프로젝트에 적극 반영되어 최적의 설계 솔루션 도출에 크게 기여했다.

▲ 첨단 철강 기술이 적용된 SEM 차체 구조(좌)와 포스코 고유 공법인 롤스탬핑이 제안된 부품 10종(우)

▲ SEM 프로젝트의 부품 제조공법 후보 리스트에 포함된 포스코 특허기술 ‘롤 스탬핑’ (출처: ahssinsights.org)

l 다양한 지식을 수반한 수준 높은 협력이 수준 높은 결과를 만들다

본 프로젝트 성공의 밑거름은 각 팀원들이 가진 역량과 경험으로 쌓은 노하우와 신뢰라 할 수 있다. 엔지니어링 및 기술적 목표를 총괄하는 리카르도의 닐 맥그리거(Neil McGregor) SEM 프로젝트 설계 책임자는 프로젝트 수행에 있어 팀원 간 신뢰 형성의 중요성을 재차 강조했다. 실제 자동차 분야 컨소시엄 철강사 회원들이 상호 경쟁사임에도 불구하고 각자의 전문 지식과 경험을 적극적으로 공유했다. 차량 제작을 비롯해 스타일링, 충돌 안전 성능, 지속가능성, 소재 선택 등 기존 차량과 차별화된 다양한 관점의 아이디어를 제시한 덕분에 만족스러운 결과물을 얻어낼 수 있었다.

리카르도의 닐 맥그리거(Neil McGregor) 설계 책임자는  “철강에 대한 전문지식으로 구성된 훌륭한 팀워크가 있었기에 기술적 난제들을 해결할 수 있었다”며, “프로젝트에 참가한 월드오토스틸 회원사, 자문단뿐만 아니라 철강 활용에 필요한 접합 및 공정 기술 관련 전문가도 적극 참여해 철강 전반에 대한 고도의 전문성을 확보했다”고 밝혔다. 월드오토스틸의 기술 책임자이자 SEM 프로젝트의 매니저인 조지 코츠(George Coates)  역시 “회원사들의 전문지식에 리카르도의 엔지니어링과 설계 능력이 더해져 철강 기술로만 현실화할 수 있는 차량 컨셉을 개발할 수 있었다”고 말했다.

SEM 프로젝트는 2023년 최종 컨셉 차량 론칭을 목표로 현재까지도 활발히 진행 중이다. 프로젝트의 최종 결과는 2023년 전 세계 월드오토스틸 회원사들에게 전달될 예정이며, 컨소시엄 회원사들은 이 결과를 바탕으로 첨단 고강도 철강소재의 기술적 성과를 고객에게 전달할 수 있게 될 것이다. 이를 통해 개발된 엔지니어링 컨셉이 향후 미래 자율주행 차량 설계의 기준이 될 것이라 기대하고 있다.

미래 산업의 변화는 전동화(Electrification)와 무선화(Cordless)가 핵심이다. 에너지저장장치, 전기차, 무선가전, 드론, 로봇 등이 이차전지로 움직이는 시대가 개막했다. 특히, 이차전지는 ‘탈(脫)탄소화’라는 글로벌 트렌드 속에서 신재생에너지 보급 및 전기차 확산 등 정책의 핵심으로 자리매김해 급속한 성장을 이루고 있다. 세계 각국이 탄소중립 선언과 함께 전기자동차 수요 확대를 목표로 제시하고 있다.

전기차의 수요는 코로나19 확산의 영향으로 잠시 주춤하였으나, 2020년 하반기부터 성장세를 회복해 2021년 전기차 판매량은 660만 대로 580만 대였던 기존 전망치를 크게 상회하였다. 신에너지분야 리서치 기업인 SNE리서치에 따르면, 이차전지 시장 규모는 전기차 보급 확대에 힘입어 2020년 461억 달러에서 2030년 3517억 달러로 향후 10년간 약 8배 증가할 것으로 전망된다.

현재 세계 이차전지 시장은 자동차 및 전자산업이 발달한 일본, 한국, 유럽 등이 주도하는 가운데, 한국·중국·일본 3개국이 전 세계 이차전지 소비의 95%를 점유하고 있다. 특히, 배터리 시장조사 업체 B3에 따르면 우리나라는 2020년 기준 이차전지 글로벌 시장 점유율에서 IT기기용 45%, 전기차용 39.8%, 에너지저장장치용 70.5%로 소형부터 중대형 이차전지까지 모두 세계 1위를 기록하고 있다.

다만, 우리나라는 이차전지 제조에 필요한 소재 및 부품에서 해외의존도가 높은 편이다. 2019년 기준 이차전지의 주요 소재 중 양극재 47%, 음극재 80.8%, 분리막 69.5%, 전해액 66.2%가 해외에 의존하고 있다. 또한 이차전지 소재의 원재료인 리튬, 코발트, 니켈 등도 사실상 전량 수입에 의존하고 있다. 이차전지 산업의 지속적인 성장을 위해서는 원료의 안정적 조달 및 소재 생산능력 강화가 필수적이다. 이를 위해 우리나라는 2021년 7월 관계부처 합동으로 공표된 ‘2030 이차전지 산업(K-battery) 발전전략’을 통해 소재산업 육성과 전략적 원료 수급체계 구축을 추진해 이차전지 사업의 경쟁력을 확보해나갈 예정이다.

이차전지 양극재의 핵심 원재료는 리튬이다. 칠레구리위원회(Cochilco)에 따르면, 리튬이 전기차에 사용되는 비율은 2016년 18%, 2019년 32%에 이어 2030년에는 79%가 될 것으로 추정할 정도로(2021), 전기차 시장의 성장은 리튬 수요 확대에 큰 영향을 미치고 있다. 실제로 2016년 204천 톤(LCE)이었던 리튬시장은 2019년 323천 톤(LCE)으로 증가해 연평균 16% 성장을 기록했다. 리튬 소비의 중심은 중국으로 배터리용 리튬시장의 50%를 차지하고 있으며, 21세기 초부터 연평균 10% 수준으로 증가하고 있다.

이러한 수요 증가에 대응하기 위해 공급도 증가하였다. 리튬 생산량은 2016년 209천 톤(LCE)에서 2019년 381천 톤(LCE)으로 연평균 22% 증가하였다. 이는 주요 생산국인 호주와 칠레에서의 생산량 증가에 기인한 것으로, 양국은 2019년 기준으로 전 세계 생산량의 48%와 29%를 차지하고 있다.

현재 리튬시장에서는 광석이나 염호에서 직접 추출하는 1차 자원뿐만 아니라 폐배터리를 재활용한 리튬 공급도 상당한 기반을 갖춰 나가고 있다. 재생리튬 공급량은 2018년 10천 톤(LCE) 미만에서 2028년까지 100천 톤(LCE) 이상으로까지 증가해, 총 수요의 7% 이상을 차지할 것으로 예상되고 있다. 원자재 관련 연구기관 로스킬(Roskill)에 따르면, 2018년 기준 리튬이온배터리 재활용 업체는 전 세계 총 52개사로, 그 중 24개사는 중국 업체이다. 현재 유럽과 미국 대부분의 리튬이온배터리 재활용 업체가 개별 사업의 형태인 반면, 중국은 배터리 제조업체 및 전기차 제조업체와 제휴하고 있다.(2019)

l 이차전지 소재 패러다임의 변화

지금까지는 탄산리튬이 리튬이온전지(LiB)제조에 가장 중요한 소재였으나, 전기차 주행거리 확보를 위해 하이니켈 양극재의 수요가 늘고 있는 추세다. 배터리의 니켈 비중이 높아질수록 에너지 밀도가 높아지고, 전기차 1회 충전 시 주행거리가 늘어나기 때문이다. 니켈은 높은 온도에서는 리튬과 합성이 잘 되지 않는데, 이런 이유에서 탄산리튬보다 녹는 온도가 낮은 수산화리튬이 니켈과의 합성에 유리하여 수산화리튬이 하이니켈 양극재의 원재료로 각광받고 있다. 즉, 수산화리튬시장이 점차 커진다는 얘기다. 실제로 2019년의 탄산리튬 생산량은 수산화리튬의 3배였지만, 2030년경은 수산화리튬의 생산량이 리튬 전체의 49%가 될 것으로 예상된다(Cochilco, 2021).

이에 SQM사 등은 탄산리튬을 수산화리튬으로 변환하는 기술에 대해 투자하고 있으며, 신규 리튬 광석 프로젝트에 직접 투자하기도 한다. 우리나라도 포스코에서 포스코리튬솔루션을 설립하고 7600억 원을 투자해 2021년 5월 연산 4만 3천 톤 규모의 수산화리튬 공장을 착공했으며 2023년 준공을 목표로 하고 있다. 해당 생산량은 전기차 100만 대 생산이 가능한 규모로, 리튬 소재의 국산화를 통한 국내 이차전지 산업의 경쟁력 확보에 크게 기여할 것으로 기대된다.

l 이차전지 소재별 수요 규모 및 공급 불안 요인

양극재의 또 다른 주요 원료인 니켈의 소비 비중은 지금까지 스테인리스강용 80%, 이차전지용 7% 이었지만, 전기차 시장의 폭발적인 성장에 따라 이차전지용의 수요가 점차 증가하고 있다. 전기차 주행거리 확보를 위해 니켈 함량이 높은 하이니켈 배터리가 차세대 배터리로 부각되면서 배터리용 니켈 수요가 급속히 확대된 것이다. 하지만 전 세계 니켈의 20%를 보유하고 있는 인도네시아가 2020년 자국 제조업 보호를 위해 광석 수출 금지를 발표해 공급의 난항이 예상되고 있다.

게다가 배터리용 니켈은 순도 99% 이상인 Class 1만 사용되는데, 그동안은 황화광 정·제련을 통한 Class 1 니켈 생산이 주를 이루었다. 하지만 지난 10년 동안 황화광 광산 개발에 대한 투자가 부진하여, 현재 황화광 생산량이 전 세계 니켈광 생산량의 30% 수준에 불과하다. 또한 고순도 니켈 생산과정에서 발생하는 환경오염 문제 대응에 대한 목소리가 커지자 니켈 개발 규제가 더욱 엄격해지고 있다.

삼원계 양극재의 핵심요소인 코발트 공급 부족도 이차전지시장 성장의 또 다른 복병이다. 최근 배터리 음극재에 니켈 함량을 늘리고 코발트 함량을 줄이는 목표가 발표되고 있지만, 다양한 에너지저장시설용 배터리에 코발트 사용이 확대되어 그 수요가 지속적으로 성장할 것으로 전망된다. 국제에너지기구 IEA(2021)에 따르면, 코발트의 전 세계 소비량은 2020년 144천 톤에서 2030년 420천 톤, 2040년 660천 톤에 이를 것으로 전망되고 있다.

코발트 광산은 DR콩고*에 집중되어 있으며, 이는 전 세계 코발트 원광생산의 70%에 달한다. 게다가 정·제련의 70%는 중국에서 이루어지고 있다. 즉, 코발트 공급이 DR콩고와 중국 내 정치적 불안정성과 자원민족주의 색채가 강한 양국가의 교역경로나 정책 변화에 따라 큰 영향을 받을 가능성이 높다.
*DR콩고 : 콩고 민주 공화국

l 이차전지 산업에 대한 사회적 요구 및 변화

미국과 중국 사이의 정치적 긴장은 코로나19의 확산으로 더욱 높아지고 있으며, 모든 분야의 공급망에 영향을 미치고 있다. 특히, 중국은 리튬이온전지(LiB) 밸류체인(Value Chain)의 중추적인 역할을 하고 있어 미국이나 유럽 등 주요국에서 공급망 각축전을 벌이고 있다.

지금까지 미국은 전기차밸류체인을 해외에 아웃소싱하는 한편, 유럽은 보조금 지원과 충전시설 등의 인프라 정비에 집중하였다. 중국이 배터리 공급망을 국유화하려고 하자, 미국은 바이든 정부 출범 이후 역내 이차전지 공급망 재편에 나섰다. 미국은 지리적으로 인접하고 광물자원과 재생에너지가 풍족한 라틴아메리카를 중국의 대안시장으로 보고 투자를 모색하고 있어 향후 자원시장에서의 라틴아메리카의 위상은 더 커질 것으로 보인다. 유럽도 2020년 200여 개 정부와 기업이 주축이 되어 ‘배터리 얼라이언스(Battery Alliance)’를 출범시킨 이후, 정책자금 지원 등을 통해 EU 역내 배터리 공급망 구축을 본격화했다.

코로나19로 인한 록다운(lockdown)으로 물류난을 겪었던 기업들은 비용절감을 위해 추진했던 오프쇼어링(off-shoring) 정책에서 벗어나 안정적인 공급체계 구축을 위한 리쇼어링(re-shoring) 정책으로 진행하고 있다. 미래에 닥칠 위기에 신속하고 효율적으로 대응할 수 있는 예방 물류 체제를 마련해 원료 생산부터 소재부품 제조까지 수직통합하려는 노력도 보이고 있다. 인근 국가에서 원재료 및 부품소재를 조달하는 경우, 아웃소싱에 비해 세금, 노동, 에너지 비용 면에서 경쟁력이 떨어지겠지만 운송비용, 납기일 준수, 제품의 품질 유지 등 유리한 측면도 많다. 미국, 유럽 등은 한·중·일에 의존하던 기존 체제에서 벗어나, 지리적으로 인접한 라틴아메리카와 원재료 공급 확보를 위한 산업클러스터 형성을 고려하고 있다. 이러한 공급망의 로컬화는 경제적인 관점보다는 국가 안보적인 관점에서 더 강조되고 있다.

또한, EU는 환경 및 사회적 이슈를 이용한 비관세적 규제를 통해 EU 기업에 유리한 방향을 조정하고 있다. EU위원회는 2020년 12월 발표한 신배터리규제(Proposal for Regulation EU No 2019/1020)을 통해 탄소배출이 많은 배터리 사용을 규제하는 등 이차전지 생산에서 폐기까지 전 주기에 걸친 탄소 배출 관리를 통해, 배터리 공급망 전반에 걸쳐 탄소배출량, 윤리적 원자재 수급, 재활용 원자재 사용 등 기준에 부합하는 제품만 EU 내 유통을 허가할 계획을 발표하였다. EU정부는 2024년 7월부터 전기차 및 산업용 배터리의 탄소발자국 공개를 의무화하고 2027년 7월부터 배터리 탄소발자국의 상한선을 제시할 계획이며, 2030년부턴 재활용 원자재 의무 사용 비율을 적용할 계획이다.

코로나19 확산에 의한 불확실성 속에서도 사회 전반에 걸쳐 ‘지속 가능한 사회와 경제의 구축’에 대한 요구는 확대되고 있다. 탄소중립에 대한 세계 각국의 선언, 분쟁광물(Conflict minerals) 사용규제와 같은 공급망에서 사회적 책임 요구*와 더불어 자연재해, 코로나19 유행으로 인한 제약 등 다양한 리스크를 관리해야 하는 한편, 반대로 리스크 간 상관관계를 파악해 전략적으로 활용한다면 새로운 기회를 잡을 수도 있을 것이다.
* 런던금속거래소 LME는 ‘책임있는 공급체계(Responsible Sourcing)’ 실천을 강화해 거래하는 모든 광종(연, 아연, 주석, 니켈, 알루미늄, 코발트, 몰리브덴)을 OECD의 공급망 관리 지침에 따라 분류하고 관리할 예정이다. 특히, 코발트와 주석의 경우 공급망 관리에서 높은 위험 등급으로 분류되어 관리가 엄격해 질 것으로 전망된다

l 지속가능한 성장을 위한 이차전지 소재 산업이 나아가야 할 방향

코로나19로 인한 록다운으로 물류의 문제점, 일본 및 중국의 자원 무기화, 이차전지원료광물에 대한 자원 독점화 심화, 원료광물의 높은 가격 변동성 등을 고려할 때 우리나라도 이차전지 소재산업 육성, 안정적 공급망 확보와 더불어 더 나아가 이차전지 산업의 수직통합을 추구할 필요가 있다.

수직통합을 위해서는 ▲자원개발 및 재활용으로 원료광물 개발 ▲원료광물 정·제련으로 원재료 생산 ▲원재료 활용한 소재 부품 생산에 이르기까지 일련의 공급 사슬이 연계되어야 한다. 따라서 수직통합은 각 사업별(자원개발, 정·제련, 소재산업) 역량과 기능이 모두 갖추어 질 때 가능해지므로 단기적 접근으로는 어렵다.

포스코그룹은 자원개발과 해외사업 경험과 네트워크를 이용하여 리튬(아르헨티나), 니켈(호주, 인도네시아), 흑연(탄자니아) 등 이차전지 소재 원료에 대한 해외자원개발(포스코인터내셔널)부터 양극재, 음극재 등 소재부품 생산(포스코케미칼)에서 최종제품에 필요한 철강 소재(포스코) 공급까지 수직통합된 밸류체인을 갖추고 있다. 이와 더불어 유럽의 신배터리규제 등에 대응하고 공급원 다양화를 위한 폐전지 스크랩을 재활용(포스코HY클린메탈)하여 니켈, 리튬, 코발트, 망간 등을 회수하는 체계까지 갖추고 있다.

이러한 사업 연계로 포스코그룹은 원료광물의 직접투자 및 재활용을 통해 2030년까지 리튬 30만 톤, 니켈 22만 톤을 자체 공급하여 양극재 61만 톤, 음극재 33만 톤을 생산하는 것을 목표로 하고 있다. 우리나라에서 최초로 이루어지는 이차전지산업의 수직통합으로 이차전지 소재의 해외 의존도를 낮추고 자체공급망을 형성하여 이차전지 산업의 지속적인 성장을 뒷받침 할 수 있기를 기대한다.

또한, 가격 및 품질 경쟁력과 더불어 이차전지 생산과정의 이산화탄소배출량, 재활용 원료 사용, 윤리적 생산 등 다양한 요인이 이차전지의 경쟁력을 좌우하게 될 것이다. 따라서, 재활용, 재생에너지 사용 확대, 원료 및 생산의 사회적 책임 강화 등의 전략이 필요할 것이다.

EU 신배터리 규제와 BMW 등 배터리 수요업체의 재생에너지를 사용한 배터리 요구 등 배터리 소재산업에서도 재생에너지 사용은 선택이 아닌 필수가 되고 있으며, 이러한 추세는 더욱 강화될 전망이다. 그러나 우리나라는 재생에너지를 사용하기 위해서는 한국전력의 녹색프리미엄 제도를 이용해야 하는데, 녹색프리미엄 전기가격은 일반 산업용 전기보다 평균 13% 비싸다. 따라서 포스코는 이차전지 소재의 전 주기 차원에서 재생에너지 사용 확대를 고민하는 동시에 그 시점과 최적의 실천방법을 모색해야 할 것이다.

마지막으로 대규모 예산이 필요한 투자와 사회 및 환경적 책임에 대응하기 위해서는 단독 대응보다는 공동 대응이 효과적이다. 유럽의 ‘배터리 얼라이언스’ 모델처럼 원료 확보와 환경 및 사회적 책임을 위한 활동을 할 수 있는 ‘한국형 이차전지 얼라이언스’를 구축하는 것이 필요하다. 해당 얼라이언스는 단순한 이해관계자들의 거버넌스나 협의체 수준이 아닌 실질적 공동 투자활동과 사회적책임 강화 활동을 위한 기금 마련 및 공동대응이 주요 활동이 되어야 할 것이다. 특히, 원료개발부터 소재부품산업까지 전반에 걸쳐 사업 영역과 역량을 갖춘 포스코가 주도하여 얼라이언스의 실질적인 활동을 선도하여 사회적 역할을 다하는 것을 기대한다.

자율주행, 더 이상 먼 미래의 이야기가 아니다. 지난해 12월 처음으로 미국 로봇기업인 뉴로(Nuro)가 캘리포니아 주정부로부터 물품 배송 목적의 자율주행 차량의 상용화 허가를 받았고 지난달에는 GM과 구글의 자율주행차 계열사들이 캘리포니아주에서 승객을 태울 수 있는 자율주행차 운행 허가를 받았다. 우리나라 국토교통부도 지난해 12월 자율주행차의 임시운행허가 규정을 개정하여 자율주행차의 도로 시험 운행을 허용하였다. 자율주행이 우리의 생활 속으로 들어올 날이 머지않았음을 알 수 있는 대목이다.

최근 들어 모터쇼의 관심을 뛰어넘고 있는 세계 최대 IT 전시회 CES의 최대 화두 중 하나도 자율주행 기술이다. CES 2021에서 미국 최대 자동차 회사 GM의 CEO 메리 바라(Mary Barra)는 “2025년까지 전기차와 자율주행 프로그램에 총 270억 달러(약 30조 원) 이상을 투자할 것”을 표명하였고, 인텔의 자회사 ‘모빌아이(Mobileye)’는 인간보다 1,000배 이상 안전하게 운전하는 자율주행차의 시험주행계획을 발표하였다. CES 2021 최고 혁신상은 IBM의 무인자율항해선박 ‘메이플라워호’에게 주어졌다.

l 급변하는 자율주행 물살에 대응하는 포스코그룹의 움직임

이러한 자율주행의 급물살 속에서 포스코그룹 역시 시장을 선도하기 위한 잰걸음을 이어가고 있다. 포스코그룹은 더 가볍고 더 강한 자동차를 만들기 위한 친환경 ‘기가스틸’의 개발과 더불어 포스코케미칼을 통해 배터리 핵심소재인 음극재•양극재를 생산하고 있으며, 세계 최고 수준의 Hyper NO 전기강판을 소재로 한 구동모터를 개발하는 등 자율주행 모빌리티 시대를 적극적으로 대비해오고 있다. 지난해 7월부터는 세계철강협회 산하 자동차 분야 컨소시엄인 ‘월드오토스틸’ 활동을 통해 전 세계 20여 개 철강사들과 공동으로 완전 자율주행차 콘셉트 개발에 힘쓰고 있다.

포스코가 ‘월드오토스틸(WorldAutoSteel)’에 참여하여 자동차 경량화 기술에 이바지해 온 역사는 결코 짧지 않다. 월드오토스틸은 1994년에 만들어진 컨소시엄으로 당시 포스코를 포함한 전 세계 35개 철강사들이 참여하였으며, 첨단 철강 소재를 이용한 차체 경량화 프로젝트를 수행하여 철강 소재의 우수성을 널리 알리기 위한 목적으로 시작됐다.

지난 1998년 처음 발표된 초경량 철강 차체 콘셉트인 ULSAB(Ultralight Steel Auto Body) 시리즈는 월드오토스틸의 상징적인 연구 결과로서 첨단고강도강인 AHSS(Advanced High Strength Steel)의 적용 확대에 큰 기여를 했다. 2011년에는 전기차 시대를 준비하며 초경량 전기차 철강 차체 콘셉트인 FutureSteelVehicle을 성공적으로 개발 완료했다. 이러한 월드오토스틸의 성과를 기반으로 포스코는 2012년에 전 세계 철강사 최초로 초경량 전기차 철강 차체 실증 모델인 PBC-EV(POSCO Body Concept – Electric Vehicle) 10대를 제작할 수 있게 되었고, 최근에는 전기차 경량 서스펜션과 배터리 팩인 PSC-EV(POSCO Suspension Concept – Electric Vehicle), PBP-EV(POSCO Battery Pack – Electric Vehicle)의 실증 모델 제작을 완료했다.

▲ 2021 수소모빌리티+쇼에 전시된 PBC-EV, PSC-EV, PBP-EV 실증 모델

l 새로운 자율주행 차량 콘셉트 개발에 도전 중인 포스코

ULSAB과 FutureSteelVehicle의 성공에 이어 월드오토스틸에서 지난해 새롭게 시작한 자율주행차량 개발 프로젝트인 ‘Steel E-Motive(SEM)’는 운전자가 필요 없고 조향을 위한 스티어링 휠이 생략된 완전 자율주행 콘셉트 차량 개발을 목표로 하고 있다. 이 차량의 콘셉트는 개인 소유의 차량 형태보다는 차량 공유 등의 모빌리티 서비스에 적합한 새로운 형태의 차량이다. 현재 총 4단계의 개발과정 ▲사전연구 ▲개념설계 ▲상세설계 ▲홍보 중 두 번째 단계인 개념 설계가 활발히 진행되고 있다.

▲ ‘월드오토스틸’의 신개념 자율주행차량 Steel E-Motive (SEM) 개념단계 설계안 (출처: ahssinsights.org)

▲ Steel E-Motive(SEM)의 신개념 차량의 외관 크기 (SEM1: 근거리용 차량, SEM2: 장거리용 차량) (출처: ahssinsights.org)

Steel E-Motive는 이전에는 없었던 새로운 형태의 차량이기 때문에 이에 적합한 최적의 구조와 이를 제조하기 위한 새로운 공법이 필요하다. 포스코는 SEM 프로젝트의 신개념 차량 형태의 핵심 뼈대를 설계하는 과정에서 포스코 고유의 위상최적화 알고리즘*을 사용하여 최적 구조를 제안하였고, 신개념 차량의 부품 제조에 적합한 포스코 고유 특허기술 ‘롤 스탬핑’ 기술을 SEM 프로젝트의 부품 제조공법 후보로 포함시켰다.
*위상최적화란 주어진 ‘설계공간’과 ‘경계조건’ 및 ‘하중조건’에서 소재의 ‘위상'(공간 내의 점•선•면 등에 관하여 양이나 크기와는 별개로, 위차관계를 나타내는 법칙)을 최적화하는 방법으로 포스코는 BESO(Bi-directional Evolutionary Structural Optimization)라는 알고리즘을 기반으로 한 고유의 위상최적화방법론을 개발하여 경량화 솔루션 개발에 활용하고 있다.

▲ 포스코 고유의 위상최적화 알고리즘을 통해 도출된 핵심 구조

▲ SEM 프로젝트의 부품 제조공법 후보 리스트에 포함된 포스코 특허기술 ‘롤 스탬핑’ (출처: ahssinsights.org)

특히 포스코의 특허기술인 ‘롤 스탬핑’은 10월 13일에 발표된 세계철강협회 주최 제12회 ‘Steelie Award’의 올해의 혁신상을 수상한 기술로 기가스틸과 같이 초고강도 소재를 복잡한 형상의 부품 제조에 적용하기 위한 혁신적인 공법이며, 이미 글로벌 자동차사의 양산차에 적용되어 생산성과 우수성을 인정받은 바 있다. 롤 스탬핑은 음각 및 양각의 부품 형상이 새겨진 상하 성형롤에 소재를 통과 시켜, 기존 롤포밍 공법으로는 성형 불가능한 가변단면 형상을 제조할 수 있는 장점이 있다. 이에 신개념 SEM 차량의 새로운 구조와 다양한 부품에 기가급 철강재를 적용하기 위한 최적의 공법 후보이다.

포스코는 ‘롤 스탬핑’ 기술을 비롯해 기가급 강재의 형상 불량을 정확하게 예측할 수 있는 성형해석 모델 HAH(Homogeneous Anisotropic Hardening), 점용접부 파단을 정확하게 예측할 수 있는 모델 등 다수의 고유 기술을 월드오토스틸이 AHSS 관련 금속, 성형, 용접 분야 전반에 대한 이용 정보를 제공하고자 최근 개설한 ‘AHSS 가이드라인’(ahssinsights.org) 홈페이지에 등재하는 등 앞으로 포스코의 차량용 철강 소재가 미래 모빌리티 시대에 더욱 활발하게 적용될 수 있는 발판을 마련하고 있다.

월드오토스틸은 내년 하반기경 SEM 프로젝트의 최종 결과를 발표할 계획이며, 포스코는 이 프로젝트에 주도적으로 참여함으로써 전 세계 철강사들과 함께 미래 자율주행차량 시대에도 친환경적이고 안전한 소재는 철강이라는 점을 확고히 할 계획이다.

l 포스코의 수소산업 육성을 통한 탄소중립 달성 전략

에너지를 많이 소비하는 철강산업의 입장에서 그린수소(재생에너지만을 이용하여 만드는 수소)를 활용하여 탄소중립을 지향하는 전략은 도전적이지만 의미 있는 것으로 평가된다. 국내 대표적인 철강기업인 포스코는 지난해 12월 2050년까지 수소 500만 톤 생산체제를 구축해 미래 청정에너지인 수소 사업을 개척하고, 탈탄소시대를 선도하겠다는 의미를 담은 <수소경제를 견인하는 그린수소 선도기업> 비전을 선포한 바 있다.

포스코는 이러한 비전 실천을 위한 방안을 진행하기 시작했다. 지난해 포스코는 호주 철광석 회사 FMG와 신재생에너지를 활용한 그린수소 사업에서 상호 협력하기로 하고, 올해 들어 포스코는 유수 국내 연구소와 수소분야 연구협력 증진을 위한 업무협약을 수소사업 역량 확보에 본격적으로 나서기로 했다. 이어 포스코는 세계 해상풍력발전 1위 업체인 덴마크 오스테드와 MOU를 통해 해상풍력발전 단지 구축에 필요한 철강재 공급과 함께 풍력발전을 활용한 그린수소 생산에 참여하기로 하는 한편, 현대차•SK•효성그룹과 함께 국내 기업들의 참여하는 수소기업협의체를 설립을 준비하기로 했다.

l 철강산업과 결코 떼려야 뗄 수 없는 수소산업

포스코가 이렇게 수소산업에 적극적으로 나서는 이유는 수소가 철강산업과 밀접하게 연관되어 있기 때문이다. 우선 철강 생산부분에서 현재 포스코는 코크스 제조 공정에서 발생하는 부생가스(COG)와 천연가스를 이용한 연간 7천 톤의 수소 생산 능력을 갖추고 있으며, 약 3,500톤의 부생수소를 추출해 철강 생산 중 온도 조절과 산화 방지 등을 위해 사용하고 있다. 장기적으로는 탄소 배출이 없는 철강 생산방법인 ‘수소환원제철’ 공법을 상용화하기 위한 기술을 개발 중이다. 이 기술은 세계 어느 철강사도 상용화하지 못한 꿈의 기술로, 포스코는 이미 수소환원제철에 가장 가까운 독자 제선기술인 파이넥스(FINEX) 기술을 상용화하여 15년 가까이 안정적으로 운영하고 있다.

파이넥스 공법은 환원제의 25%를 수소로 이용한다. 포스코는 이러한 앞선 기술을 바탕으로 가동 중인 유동환원로 2기의 수소 농도를 단계적으로 높여가며 수소환원제철을 개발할 계획이다.

한편 수소산업은 새로운 특수 철강재 수요처가 된다. 수소 수송을 위한 특수 고압 강관, 액체 수소 저장을 위한 극저온강, 내식성과 전도성이 뛰어난 수전해 분리판과 연료전지 분리판, 해상풍력발전기용 내부식성이 뛰어난 특수 철강 등 수소산업 발전에는 각 용도에 적합한 철강재 개발 및 공급이 중요하다. 포스코는 세계 최초로 수소 연료전지 분리판용 철강제품을 개발해 국내에서 생산되는 수소차에 공급하는 등 수소 생산과 이용에 필요한 역량을 갖추고 있다.

▲ 포스코 스테인리스스틸 소재(Poss470FC)로 만든 연료전지 분리판이 2016년 북미국제모터쇼(NAIAS) 기술전시회 포스코 부스에 전시되어 있다.

l 갈수록 중요해지는 그린수소 확보의 중요성

탄소중립을 위해서는 수소환원제철 등 수소 이용기술 개발과 아울러 탄소 배출이 없는 그린수소를 적정한 가격에 안정적으로 확보하는 것도 중요하다. 수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 풍부하다 하나, 지구상에는 수소 기체가 매우 희박하다. 그래서 인류는 쉽게 구할 수 있는 수소원자가 포함된 화합물, 즉 물(H2O)이나 화석연료 등에서 수소를 추출하여 사용한다. 탄화수소 화합물인 화석연료에서 수소 생산은 비용이 저렴하나 필연적으로 이산화탄소(CO2)가 발생하며, 이를 제거하기 위해서는 CCS(Carbon Capture and Storage 탄소 포집 및 저장) 기술이 필요하다. 아직은 CCS에 비용이 많이 들며 국토가 협소한 우리나라에서는 저장 장소 확보도 용이하지 않다.

반면 재생에너지 전력을 이용한 수전해 수소는 탄소 배출이 없으나, 아직은 생산비용이 비싸다. 비록 최근 들어 재생에너지 발전단가가 많이 낮아졌다고는 하지만, 국토 면적이 협소하고 풍황 등이 열악한 우리나라는 재생에너지 발전 건설에 주민 수용성 확보와 복잡한 인하가 등으로 주요국에 비해 발전단가가 비싼 실정이다. 재생에너지 발전 비용 하락을 위한 획기적인 노력이 필요하다.

탄소 배출이 없는 그린수소나 블루수소를 경제적으로 확보하기 위해서 생산비용이 저렴한 해외에서 확보하는 방안을 적극적으로 검토할 필요성이 있다. 최근 연구에 따르면 국토 면적이 넓고 자연적 여건이 양호한 호주, 미국, 중동지역 등에서 수소를 저렴하게 생산할 것으로 전망되고 있다. 이들 지역으로부터 수소를 수입하거나, 재생에너지 발전 및 수소 생산에 직접투자를 통해 수소를 확보할 수 있다. 수입되는 수소의 부피를 줄이기 위해서는 액화가 필수인데, 암모니아로 변환시키는 방법이 현재로서는 가장 경제적인 방법으로 알려져 있다. 포스코에서 최근 친환경적인 암모니아 활용 기술 개발 등 수소사업 역량 확보 노력은 적절한 것으로 보인다.

▲ 2050년 국가별 그린수소 무역 전망 (출처: 블룸버그NEF Hydrogen Economy Outlook, 2020.3.30)

l 탄소중립 실현을 위한 민•관 협력의 필요성

탄소중립을 실현하기 위한 그린수소 확보 및 활용은 몇몇 기업의 노력만으로는 한계가 있다. 수소의 생산, 유통, 소비의 각 밸류체인별로 산업생태계가 구축되어야 하며, 초기에는 우선 정부의 선도적인 역할이 중요하다. 정부는 수소 관련 R&D투자를 적극적으로 확대하고, 민간의 R&D 투자에 대해서는 세제 감면 등의 인센티브를 제공할 필요가 있다. 그리고 정부가 수소 관련 기업들 간에 거래를 원활히 할 수 있도록 규제보다는 지원책을 제공해야 하며, 그린수소와 저탄소 전력에 대한 공급 인프라 구축 및 유연한 시장 제도를 마련해야 한다.

그러나 탄소중립 달성은 말처럼 쉬운 일이 아니다. 기본적으로 제조업이 한국 GDP에서 차지하는 비중은 여전히 30%에 이르고 있기 때문이다. 그만큼 한국 경제에서 제조업의 기여는 절대적이다. 유럽, 미국과 같은 나라들은 선진국으로 도약하면서 기존 제조기반 이외에 서비스업이 성장하고, 그 결과 제조업 비중이 낮아졌지만 여전히 제조강국으로 남아있다. 반면 한국경제는 국제적 위상이 높아졌지만 서비스업의 성장 속도가 부진해서 성장과 질 좋은 일자리를 만들어내는 제조업은 여전히 중요성을 갖는다.

실제로 탄소중립을 선도하는 EU 국가들의 제조업 비중은 평균적으로 16.4%에 불과하다. 영국(9.4%), 미국(11.0%)은 물론이고, 제조강국인 독일(20.7%), 일본(20.3%)도 우리에 비해서는 제조업 비중이 낮다. 그렇다고 유럽, 미국이 제조업 비중이 낮다고 결코 제조업을 경시하는 것은 아니다. 오히려 디지털 전환, 그린뉴딜을 추진하여 빠른 속도로 추격해오는 중국에 대하여 글로벌 산업 패러다임을 바꾸어 제조업 경쟁력을 계속 유지하려 하고 있다.

즉 선진국들은 제조업 기반을 구축한 후 금융, 문화, 관광, 엔지니어링 등 서비스업이 빠른 속도로 성장하면서 제조업 비중이 상대적으로 낮아진 것일 뿐이다. 이는 중국이 부상하면서 세계 제조업에서 차지하는 비중이 30.2%에 이르고 있지만 뒤를 이어 미국(16.9%), 일본(7.4%), 독일(5.8%)은 여전한 글로벌 제조강국이다. 참고로 한국은 2010년 중국의 부상 이후에도 꾸준히 비중을 높여온 국가로서 2018년 세계 제조업에서 차지하는 비중이 3.3%에 달한다.

중국의 경우 미국, 유럽, 한국, 일본 등이 2050년 탄소중립을 선언한 것과 달리 온실가스 국가 배출 정점을 2030년으로 예상하고 탄소중립 달성을 2060년으로 발표했다. 제조업 비중이 29.3%이며, 여전히 성장 중에 있는 자국 경제•산업의 현황과 향후 구조 전환의 준비와 속도를 고려한 것이다.

유럽, 미국 등 선진국이 1990년대부터 약 30여 년간 체계적으로 온실가스 감축과 산업구조를 바꿔왔고, 앞으로 다시 30년간 배출량 제로로 만들겠다는 점을 고려하면 코로나 국면을 지나 2021년에 다시 회복세를 보이는 한국이 선진국에 비해 절반에 불과한 30년 만에 탄소중립을 달성하겠다는 것은 말 그대로 도전적이다. 이는 탄소집약 산업 비중이 높은 산업구조적 특성, 산업 생태계의 재편, 기후대응 역량에서의 국가 간 차이까지 단번에 뛰어넘는 것이기 때문이다.

어쨌든 한국의 탄소중립 비전 수립에서 가장 중요한 기폭제는 산업부문이며, 그 중에서도 단연 포스코의 탄소중립 선언이었다. 포스코는 명실공히 세계 철강산업을 선도하고 있는 기업이지만, 동시에 유연탄을 환원제로 사용하는 고로제강 방식으로 고급•고기능 철강제품을 생산하며 많은 온실가스를 배출하는 기업이다. 그런 포스코가 중장기적으로 세계 철강산업에서 기업 경쟁력과 환경 경쟁력을 동시에 굳혀 나가겠다는 의지를 표명한 것이다.

물론 탄소중립 비전 달성 전략에 경량•고기능 철강제품을 공급하여 사회적 감축 기여도를 높이겠다는 것도 있지만 생산과정에서 배출하는 온실가스를 거의 제로 수준으로 만들겠다는 것이므로 큰 결단과 추진력이 뒷받침되어야 한다.

포스코가 내세운 핵심적인 감축수단은 2050년까지 수소환원제철공정으로 100% 전환하겠다는 계획이다. 주요국 철강산업이 경쟁력 약화로 감산 혹은 설비 폐쇄에 의해 온실가스를 줄였지만, 우리 철강산업은 기간산업으로서 경쟁력을 유지하면서 HyREX로 명명한 한국형 수소환원제철공법에 의해 환경 경쟁력까지 갖추겠다는 것이다. 수소환원제철은 이미 오랫동안 글로벌 철강산업에서 연구개발을 추진했던 혁신적 공법으로, 이 기술을 주도할 수 있다면 미래 철강산업의 주도권을 확실하게 굳힐 수 있을 것으로 예상된다.

그러나 현실은 지난 수십 년간 시도했으나 여전히 수소환원제철이 기존 설비를 교체하지 못하고 있다. 그래서 수소환원제철의 성공에 대한 불확실성을 높이고 있으며, 기대와 우려를 동시에 낳고 있다. 그러나 글로벌 철강 전문분석기관인 WSD로부터 ‘세계에서 가장 경쟁력 있는 철강사’ 에 11년 연속 1위로 선정된 포스코(기사 바로 가기)가 한다면 혁신기술과 공정의 도입 가능성은 다른 어떤 글로벌 기업보다 높다. 실제로 포스코의 기술개발과 상용화 역량은 WSD의 평가 지표 중 최고점을 받고 있다.

나아가 포스코는 이미 기존 용광로 공법을 혁신하여 분광과 일반 유연탄을 사용하는 FINEX공법의 상용화에 성공한 경험을 갖고 있다. 이는 대규모 장치산업인 철강산업에서 혁신기술의 개발 이후 실용화까지의 어려운 과정을 의미하는 죽음의 계곡(Death Valley)을 건너본 경험이 있다는 것을 의미한다.

뿐만 아니라 포스코가 주도하는 HyREX는 분광(粉鑛)을 사용하여 펠렛을 만드는 전처리 공정을 생략할 수 있어 경쟁 프로젝트에 비해 유리하다. 역시 혁신공정과 기술 개발을 통해 획기적으로 온실가스를 줄이겠다는 주요 철강업체들이 개발 중인 수소환원제철 프로젝트를 살펴보면, 수소환원제철의 데모 플랜트 가동에 성공했다고 발표한 스웨덴 SSAB의 연간 철강 생산규모는 7백만 톤에 불과하다. 이는 자사의 철강설비 교체만을 위해 혁신 공정을 개발하는 것이 아니라 상용화를 통해 글로벌 철강기업을 대상으로 하는 솔루션 공급자가 되려는 것이다.

글로벌 최대 철강업체 중 하나인 Arcelor Mittal은 데모 플랜트 규모가 10만 톤 수준에 불과하여 상용화까지 여전히 요원하다. 그렇지만 Arcelor Mittal 유럽법인은 유럽집행위원회(European Committee)와 주요국에 수소환원제철의 개발과 상용화를 위한 지원을 요청하였고, 이를 재원으로 혁신공정기술개발을 추진하고 있다.

철강설비 및 공정 솔루션기업인 HYFOR은 솔루션과 엔지니어링을 비즈니스모델로 하는 기업으로 철강 생산은 하지 않는다. 연간 생산량이 7백만 톤에 불과한 오스트리아의 Voestalpine도 철강 솔루션 기업으로서의 입지를 계속 유지하려는 전략을 갖고 있다.

작년 초 영국의 TPI(Transition Pathway Initiative)*가 런던정경대학의 그랜덤 기후변화환경연구소(Grantham Research Institute on Climate Change and the Environment)에 의뢰하여 작성한 보고서에 의하면, 철강회사 중 인도의 아르셀로미탈(ArcelorMittal), 한국의 포스코(POSCO), 독일의 티센크루프(ThyssenKrupp)는 기후 관리 품질에 대한 최고 등급을 받았다. 전략적 평가와 경영 의사결정이 직면한 위기에 대하여 완전하게 인식하고 역량을 통합했다고 평가한 것이다.
^*TPI(Transition Pathway Initiative): 기업의 저탄소 경제 대응준비 평가 프로그램.

이처럼 한국 철강산업이 혁신기술을 개발하여 생산공정을 바꾸어 나간다면 국내 산업 생태계의 강건화, 온실가스 감축뿐만 아니라 글로벌 솔루션 공급자로 도약할 기회가 열리게 될 것이다. 즉 포스코의 탄소중립 선언과 추진전략 발표는 한국 철강산업이 새로운 패러다임에서도 미래 산업의 주도권을 확보하겠다는 자신감의 표현이자 비전이다.

그렇다고 철강산업의 탄소중립을 위해 개별 기업이나 산업의 노력만으로 충분하다고 볼 수 없다. 한국의 주력산업, 그리고 글로벌 기업이 글로벌 시장에서 대등하게 경쟁할 수 있도록 전 사회적인 지원이 필요하다. 무엇보다 수소환원제철의 성공적 안착을 위해서는 그린수소와 청정에너지의 안정적이면서도 충분한 공급, 그리고 국제경쟁력을 뒷받침할 수 있는 적정한 가격수준을 보장하는 인프라가 필요하다.

아울러 저탄소 혹은 탄소중립 제품을 생산하는 것만 아니라 실제로 건물, 수송 등에서 소비자 선택을 증가시킬 수 있는 제도 및 정책이 필요하다. 이렇게 되어야 비로소 탄소중립이 주력산업의 위축을 의미하는 외압적 요인이 아니라 새로운 경쟁우위를 확보하고 신산업을 창출할 수 있게 하는 진정한 ‘그린뉴딜’의 동력이 될 수 있을 것이다.

l 포스코가 걸어온 길

포스코는 1968년 4월 1일 포항종합제철이라는 공기업으로 시작했다.이때 일본으로부터 받은 대일청구자금이 사용되어 창업정신이 제철보국이었다. 포항종합제철의 임무는 양질의 철을 생산해서 국가 산업화 기반을 마련해 국가의 은혜에 보답하는 것이었다.

포스코는 1980년대에 이르러 제철보국의 사명을 완수하고 민영화 단계를 거친다. 1994년 뉴욕 증시에 상장과 더불어 2000년에는 남은 정부 지분을 매각하여 자본의 민영화를 완성한다. 민영화와 동시 대일청구자금도 모두 상환한다. 2002년 민영화된 회사로의 딥 체인지를 위해 사명을 포스코로 변경한다. 현재 포스코는 해외 주주가 50% 이상 지분을 보유하고 있고 18만 주주가 참여하고 있는 글로벌 기업이다.

사기업으로 걸음을 시작한 지 16년이 지나고, 포스코가 걸어온 세월이 반세기가 되는 2018년 포스코는 또 한 번의 탄생을 경험한다.
2018년은 기업시민 경영이념을 통해 사기업이라는 몸을 넘어 정신까지 온전하고 새롭게 태어난 해이다.

l 기업시민이란 무엇인가?

포스코의 문화적 정체성이자 철학적 신조(credo)인 기업시민이란 포스코 지속 가능성을 지지하는 구성원들과 함께 공존, 공생, 공영이라는 기업 생태계의 공진화를 달성하는 것을 의미한다.

포스코 기업 생태계 구성원은 전방과 후방에 위치한다. 포스코의 후방의 구성원은 협력업체와 이 협력업체가 제공하는 자연환경이라 할 것이다. 전방의 구성원은 포스코의 경쟁사, 제품을 사주는 직접 고객, 고객이 만들어내는 제품을 소비하는 마지막 소비자들이다. 사회 구성원이야말로 전방 구성원의 종착점이다.

포스코 기업시민은 이들과의 관계에 대한 재정립이다. 후방인 자연환경을 가져다 쓰는 일방적인 관계에서 공존하는 파트너로, 전방에 포진한 경쟁사를 포함한 사회 구성원들과는 경쟁하는 관계에서 공생하는 파트너로, 중심에 있는 경영진과 종업원들과는 생존을 넘어 100년 기업 포스코를 공영하는 파트너로 동행하겠다는 의지를 표명한 것이다.

요즈음 대한민국에 ESG에 관한 열풍이 거세지고 있는데 포스코에는 전혀 새삼스러운 일이 아니다. 이미 포스코는 기업시민을 통해 포스코에 고유한 ESG를 실행해왔다. 포스코 기업시민의 세 영역인 비즈니스, 소사이어티, 피플은 ESG의 영역과 일치한다.

포스코의 비즈니스 영역은 ESG의 E(Environmental)에서 주장하는 바와 같이 자원을 재활용하고 탄소배출을 줄이는 비즈니스의 혁신을 달성해 자연환경과 공존하는 것이 핵심이다. 포스코의 소사이어티는 ESG의 S(Social)에서 주창하는 사회의 약자, 경쟁사, 협력업체에 대한 배려와 공생의 철학이 포함되어 있다. 마지막으로 피플에서는 ESG의 거버넌스(Governance)에 해당하는 경영진과 직원들에 대해 포용하고 공영하는 문화를 목적함수로 생각한다. 포스코는 ESG 열풍이 시작되기 이전에 포스코만의 고유한 형태로 ESG를 실천하고 있었다. ESG는 포스코의 기업시민을 실현하는 하위 전략이다.

기업시민의 본질은 자연, 사회, 구성원을 포스코의 이방인으로 취급하기보다 이들의 아픔을 환대하고 이들과 더불어 공존, 공생, 공영을 추구하는 동행의 정신에 있다. 이런 거대한 목적에도 불구하고 기업시민은 큰 것을 의미하지 않는다. 지금 있는 자리에 안주하기보다는 포스코의 비즈니스를 통해 자연, 사회, 구성원을 향해 손을 내밀고 먼저 한 발 더 가는 방식으로 차근차근 혁신하겠다는 것을 의미한다.

기업시민은 이런 시민 행동을 축적해 파트너들과 지금보다 더 높은 곳에 공존, 공생, 공영을 위해 함께 할 수 있는 더 평평한 운동장을 만들겠다는 약속이다.

기업시민의 신조는 제철보국이라는 창업정신을 현대적 의미에 맞게 부활시켜 낸 것이다. 포스코는 설립 시점에는 국가와 민족에 은혜를 갚는 회사라는 정체성을 가지고 있었는데 기업시민은 시대정신의 변화에 발맞춰 이 보은의 대상에 자연, 구성원, 사회를 포함한 것이다. 힘 있는 대기업으로서 이끌어가겠다는 자세에서 벗어나 포스코의 생태계에 참여하는 모든 구성원과 함께 서로의 지속 가능성을 타진해보겠다는 의지를 표명한 것이다.

경영진과 종업원들도 주인의식을 바탕으로 지금 있는 것만 가지고라도, 지금 서 있는 자리에서, 지금 당장 할 수 있는 것에서 시작해 자신과 동행의 지속 가능성을 위해 한 걸음 먼저 더 나서는 것이 기업시민이 추구하는 가치이다.

l 초연결 플랫폼 시대의 차별화 전략

모든 기업은 자신이 가진 차별점을 지렛대로 삼아 경쟁력을 유지하고 경쟁력을 인정받으면 생존을 구가한다. 지금까지 경영전략을 통해 우리가 배운 차별화의 두 축은 가격과 기술을 통한 품질의 차별화이다. 가격 차별화만으로 경쟁력을 유지하던 시대는 산업사회의 패러다임이다. 품질 차별화를 위한 기술도 문제다. 초연결 디지털 시대는 융합과 제휴로 기술 수준이 쉽게 포화상태에 도달하여 기술만 가지고 차별적 경쟁력을 유지할 방법도 없다.

기술과 가격이 차별화의 지렛대가 될 수 없는 시대에 다음 수준의 차별화 포인트로 거론되는 것은 체험을 통한 차별화다. 고객이 어떤 서비스나 제품을 사용할 경우 가격과 품질을 넘어서 이 제품과 이 서비스에서는 다른 회사 제품과 서비스에는 느낄 수 없는 독특한 체험을 한다. 회사가 자신들을 존재의 수준에서 차별화시키는 철학이 있어서 이것을 서비스와 제품에 끼워 넣기 때문에 가능한 일이다. 이들은 제품과 서비스를 넘어 철학을 판다. 최고의 가격과 최고의 품질을 기본으로 회사의 철학을 체험으로 팔 수 있는 회사가 소위 초연결 디지털 혁명 시대의 초우량 기업이다.

포스코는 철강, 에너지, 친환경 소재 등에서 품질을 갖춘 제품, 최고의 가성비 있는 제품을 팔기도 하지만 포스코는 이런 제품을 넘어 기업시민이라는 이념과 정체성을 파는 회사이다. 포스코의 파트너들은 최고의 제품을 최고의 가격에 사는 것을 넘어 포스코 생태계에서만 맛볼 수 있는 기업시민이라는 정체성을 체험하기 위해 포스코와 거래한다.

l 감사편지를 받는 회사

포스코가 기업시민을 통해 약속한 공진화를 구성원들이 실제로 체험할 수 있을 때 포스코의 기업시민의 진정성이 이들의 마음속에 자리 잡기 시작한다.

100년 기업 포스코를 지지하는 구성원 마음속에 기업시민이 자리 잡을 때 기업시민은 생명을 획득한다. 기업시민이 생명을 획득해 성장하는 모습을 목격하면 구성원들은 포스코를 향해서 따뜻한 감사편지를 보낸다. 기업시민 비즈니스 영역이 약속한 탄소 배출과 지구온난화의 문제를 해결했을 때 가장 열광하는 구성원은 아이들과 기저질환에 무방비로 노출된 노인들일 것이다.

비즈니스 영역에서 약속이 실현된다면 노인과 아이들로부터 포스코가 지구를 살려내줘서 고맙다는 감사편지를 받을 것이다. 기업시민의 사회 영역을 구성하고 있는 파트너사, 협력업체, 경쟁자로부터도 계속 거래하고 싶다는 편지를 받을 것이다. 경쟁자들로부터도 존경의 편지를 받을 수 있다면 사회 영역에서 기업시민을 최고 상태로 실현한 것이다. 포스코의 경영진과 종업원들로부터는 100년 기업 포스코를 만드는 과정에 동참하는 동안 더 인격적으로 성숙한 기업시민의 구성원이 되었다는 편지를 받을 것이다.

구성원들로부터 포스코를 지지하고 응원하는 감사편지를 받을 수 있는 상태는 포스코의 기업시민을 향한 진정성이 가장 높은 수준에서 꽃피운 상태이다.

포스코 생태계를 구성하는 다양한 파트너들에게 받은 감사편지는 종업원으로부터 받은 조직몰입을 넘어서서 사회적 헌신(Social Commitment)의 원천이다. 포스코가 사회적 헌신을 동원할 수 있는 회사가 되었다는 것은 100년 기업으로 안착하는 포스코의 대업이 내부 구성원인 경영진과 종업원을 초월해 모든 파트너의 관심사로 전환되었다는 증거이다.

조직몰입이 구성원들로부터의 일방적 사랑이라면 사회적 헌신은 포스코의 성공에 지분을 가지고 있는 파트너들로부터 사랑을 받는 상태를 의미한다. 종업원과 경영진을 넘어 파트너들이 포스코에 감사편지를 보낸다는 것은 이들 마음에 포스코가 법인을 넘어서 품격 있는 인격을 갖춘 시민으로 살아가고 있다는 것을 의미한다.

l 세계철강수요, 백신보급·경기부양 힘입어 정상화로 회복 기대

올해 세계 철강수요는 백신 보급에 따른 코로나19 확산 진정, 경기부양책 효과, 수요산업 활동의 본격 재개로 4.1%성정할 것으로 전망된다. 선진국의 철강 수요는 백신 접종 확대에 다른 제한적 봉쇄와 미국 유럽의 산업활동 재개로 지난해 대비 7.9% 증가될 것으로 예상된다. 인도와 아프리카 등 신흥국도 제조업 활동 재개로 지난해 대비 10.6% 증가가 전망된다. 세계철강협회는 올해 철강 생산량을 전년 대비 4.1% 증가한 17억 9,300만톤으로 보고 있다.

l 미국-대규모 인프라 투자, 중국-환경 위한 철강감산

미국은 지난 3월 1.9조 달러 부양책에 이어 이달 1일 도로·교량·항구 등을 재건에 약 6천120억 달러, 제조업 부흥에 3천억 달러, 청정에너지 관련 사업에 약 4천억 달러 등을 포함해 총 2.4조 달러의 인프라 투자계획을 발표했다.

이어 5일 뒤에는 국제통화기금(IMF)은 미국 등 경제대국의 추가 재정 지원과 백신 접종 동력에 의한 경제력 회복을 이유로 올해 세계 경제 성장 전망치를 1월 5.5%에서 0.5%P 올린 6%로 상향 조정했다.

철강 최대 생산국이자 수요국인 중국은 지난해 팬데믹 상황에서 유일하게 플러스 성장을 했다. 중국은 경기부양정책 지속으로 철강수요가 지난해 대비 1,500만톤 증가할 것으로 전망되는 상황에서 탄소배출량 감축을 이유로 감산 카드를 꺼내들었다.

중국내 최대 철강 생산지인 허베이성의 당산시는 동절기 한시적 감산(’20.11.1.~’21.3.31.)을 올해말까지로 확대, 강화하는 상시 감산체제로 전환했다. 이 같은 당산시의 감산조치 상시화는 하북성 내 기타 도시와 중국 북부 지역 전체로 확산될 것으로 보인다.

또한 ’09년 이후 처음으로 열연 순수출이 마이너스(순수입)로 전환한데 이어 올해도 수요 회복 가속화로 열연수입 확대가 예상되는 가운데, 수출부가세의 환급 축소 가능성도 전망되고 있어 국제철강 가격은 강보합세를 유지할 것으로 예상된다.

l 자동차·조선·건설 등 국내 제조업 전반 회복세 유지

세계 경기 회복에 따라 국내 철강 수요와 수출도 증가할 것으로 보인다.

자동차는 정부의 소비촉진 속에 팬데믹 기저효과로 인한 수출 대폭 증가에 힘입어 2분기 생산량이 전년 동기 대비 17% 증가한 957천대로 예상된다.

조선은 건조량은 전분기 대비 소폭 감소 전망이나, 물동량 회복과 친환경 선박 발주 증가 기대되며, 건설투자는 경기부양에 따른 공공투자 확대와 재건축 등 민간 양호로 완만한 회복세를 나타낼 것으로 보인다.

이에 따른 국내 강재 생산은 2분기는 전년 동기 대비 11.6% 증가한 1,860만톤, 연간으로는 전년비 400만톤 증가한 7,420만톤으로 예상된다. 수출은 전년 대비 약 130만톤 증가한 3,020만톤으로 전망된다.

l 경기부양·재고부족∙중국감산이 철강가격 강세 뒷받침

올 1분기 국제 철강 가격이 지난해 대비 2배 수준에 육박하고 있다.

3월 주요 지역의 열연코일 톤당 가격이 중국 770달러, 유럽 850달러, 미국 1,400달러 수준을 기록하고 있는 상황에서 하락 기미를 찾아보기 어렵다. 국내에서는 유통가격이 2011년 이후 10년만에 90만원선에 도달한데 이어 100만원을 눈앞에 두고 있다.

가격 강세의 가장 큰 요인은 수급이다. 수요가 전세계적으로 폭발적은 아니나, 팬데믹에 따른 급격한 생산 위축으로 인한 낮은 수준의 재고, 주요국의 인프라 투자 확대에 힘입은 견조한 수요 증가세, 세계1위 철강 생산국인 중국의 환경정책 강화에 따른 생산량 감축 등이 가격 강세를 받쳐주고 있는 상황이다.

그러나 급격한 가격 상승으로 인한 시장의 피로감이 커지고 있으며 부족했던 재고가 채워지고 있어, 최근의 가파른 가격 상승세가 하반기에도 똑같이 이어질 가능성은 낮아 보인다.

그러나 아무리 비우호적인 시장 환경이라고 해도 살아남을 방법은 있는 법. 지난 29일 발표된 2020년 포스코 경영실적을 들여다보면 “힘들었지만 잘 극복했다”는 메시지를 읽을 수 있다. 2020년도 포스코 성적표를 좀 더 자세히 살펴봤다.

l 엇! 2분기 영업이익 빨간불… 비상경영으로 3·4분기 빠른 회복탄력 보여준 철강 부문

“수주 절벽”이라고 불릴만한 갑작스런 수요 증발은 포스코와 같은 대형 밀(Mill)에 치명적이다. 코로나19 여파로 인한 이 같은 수요 급감은 지난해 2분기에 본격화됐다. 지난해 별도 기준 포스코의 2분기 실적을 보면 1,085억 원의 영업이익 적자를 기록했다.

이 같은 어려움을 반영하듯 2020년 연간 포스코의 제품 판매량과 조강 생산량은 전년 대비 200만 톤 가까이 줄어든 각각 3,427만 톤과 3,593만 톤을 기록했다. 이에 따라 별도 기준 매출액 및 영업이익 또한 각각 26조 5,099억 원, 1조 1,352억 원으로 빠졌다.

포스코는 비상경영 체제를 가동하여 원료비 등 비용 절감을 위해 만전을 기하였지만, 밀마진 압박과 생산·판매량 감소 영향으로 영업이익은 전년 대비 1조 4,512원 줄어들 수밖에 없던 어려운 환경.

그러나, 위기는 극복하기 위해 있는 것. 포스코는 3분기 빠르게 회복탄력성을 발휘하며 단기간 내 손실을 만회했다. 포스코는 3분기 곧바로 영업이익 2,619억 원으로 턴어라운드에 성공하고, 뒤이어 4분기 영업이익 5,237억 원을 달성하는 이른바 V자 반등을 시현하는 저력을 발휘했다.

l 글로벌인프라 사업 부문의 “선전”

2020년 철강 부문이 수요산업 침체로 고전했던 반면, 글로벌인프라 부문은 견조한 실적을 유지했다. 특히 그룹 내 LNG 사업구조 재편으로 수익모델을 확대하고 있는 포스코에너지와 건축 및 플랜트 사업 부문 실적이 크게 개선된 포스코건설의 실적이 돋보였다. 2020년 글로벌인프라 부문은 합산 영업이익 11,877억 원을 달성, 철강 부문의 실적 악화를 보완했다.

구체적으로, 포스코에너지는 인천LNG복합발전소 3,4호기의 원료를 직도입하여 발전사업 수익성을 개선하고, LNG 선박 시운전 등 터미널 연계사업을 확대해 2019년 대비 2배 가까운 영업이익을 달성했다.

포스코건설은 건축과 플랜트 부문 실적이 개선되면서 영업이익이 전년비 35% 증가했다. 포스코인터내셔널은 미얀마 가스전 정기 수리와 저유가 영향으로 수익성이 소폭 감소한 영업이익 4,246억 원을 기록했다.

l 위기에 강한 포스코 DNA

사실, 2020년 코로나19 팬데믹은 거의 모든 산업에서 어두운 자취를 남겼다. 앞서 언급했듯이 포스코는 수요산업 침체와 원료가 상승에 따른 마진 하락 이중고로 창사 이래 첫 유급 휴업을 하는 등 유례없는 어려움을 겪어야 했다.

그러나, 도전이 있는 곳에는 늘 응전이 있다. 포스코는 그룹 차원의 비상경영 체제를 가동하며 코로나19 영향에 따른 타격을 최소화하며 글로벌 경쟁우위를 유지하는 동시에, 위기 후 기회 선점을 위한 성장 로드맵을 구체화했다.

(1) 현금흐름 중심의 선제적인 비상경영 체제 가동

포스코는 코로나19 장기화에 대비해 이미 지난 4월부터 비상경영 체제를 가동하여 선제적으로 유동성을 확보하고 원가경쟁력 강화 노력을 해왔다. 비상경영 체제의 핵심은 “현금 중시 경영”.

포스코는 경영관리 방향을 기존 손익 중심에서 현금흐름 중심으로 전환하여 그룹 차원에서 선제적으로 유동성을 늘려왔다. 또한 재고자산 등 순운전자본 감축, 투자시기 조정 등을 통해 현금흐름을 대폭 개선해 왔다.

그 결과 영업이익 감소에도 불구하고 오히려 현금흐름이 개선되고, 차입금 및 부채비율을 전년 수준으로 유지하는 등 재무 건전성이 강화됐다. 현재 포스코는 글로벌 철강사 중 최고 수준의 신용등급을 유지하고 있다.

햔편, 포스코는 전사적 원가절감 활동인 Cost Innovation 2020을 국내외 전 사업 부문으로 확대 시행, 지난해 총 4,390억 원의 원가절감을 달성함으로써 위기 극복에 힘을 보탰다.

(2) WTP(World Top Premium) 기반의 세일즈믹스 고도화

2020년 수요산업 침체는 프리미엄 제품(WTP) 판매량도 감소시켰으나, 위기 국면일수록 수익을 방어할 최고의 솔루션은 기술집적도가 높은 WTP 제품군에 있다.

포스코는 2분기 마이너스 이익률을 만회하기 위해 세일즈 믹스(Sales Mix) 고도화를 통해 수익성을 끌어올렸다. ‘20년 4분기 영업이익률 7.4%(포스코 별도 기준)를 기록한 것은 포스코 고유 기술 기반의 WTP 제품이 있기 때문에 가능했다.

(3) 미래 위한 핵심 성장사업 투자는 지속

코로나19로 인한 불확실성이 높아진 상황에서도 포스코는 핵심 성장사업인 2차전지소재사업을 중심으로 연구개발과 생산설비 투자를 지속했다. 이로써 이차전지소재 생산규모가 확대되고 매출이 지속 성장했다.

포스코케미칼의 광양 양극재 생산공장 준공, 포항 인조흑연 음극재 생산공장 착공을 비롯해, 해외 염호 개발을 위한 데모플랜트 가동 등이 대표적이다. 또한 이차전지소재 사업을 그룹의 핵심 성장사업으로 육성하겠다는 비전을 발표하며, 포스코케미칼의 1조 2,735억 원 자본 확충을 성공적으로 이끌었다.

포스코그룹은 이차전지소재사업을 속도감 있게 추진하여 2030년 양극재 40만 톤, 음극재 26만 톤 생산체제를 구축할 계획이다.

2021년 새해도 어느덧 한 달이 지났다. 코로나 백신이 공급되면서 글로벌 방역 체제가 새로운 국면을 맞을 것이라는 기대가 있지만, 코로나19 이전 수준을 회복하기까지는 시간이 좀 더 필요할 것으로 보인다. 포스코 위기 극복 DNA는 올해도 ‘위기 돌파 본능’을 유감없이 발휘할 것이다.