지난해 서울에서 열렸던 수소환원제철 포럼(HyIS Forum)이 올해는 스웨덴에서 열렸습니다. 1978년 설립한 스웨덴 철강기업 SSAB는 2020년 세계 최초로 샤프트(shaft)로 방식의 수소환원제철 파일럿 설비로 시간당 1톤의 수소환원철을 생산하고 있습니다. 지난 2월 최정우 회장이 다니엘 볼벤 주한 스웨덴 대사와 면담 자리에서 SSAB와의 포럼 주최를 제안한 것을 계기로 손을 잡고 이번 포럼을 공동 개최했습니다.

▲ HyIS Forum이 열린 스웨텐 스톨홀름의 사진 전시관 포토그라피스카(왼쪽)와 스웨덴의 주요 교통수단인 페리.

‘HyIS 포럼’이 열린 곳은 스웨덴의 동쪽 해안에 위치한 스톡홀름입니다. 이곳은 중심부가 15개의 섬으로 이루어진 ‘섬 도시’인데요. 도시의 30%가 수로로 이어져 있다 보니 주요 교통수단이 페리입니다. 포럼 참석자들 역시 페리를 타고 이동해 포럼 개최장까지 갔습니다.

사람들이 속속 입장하고 있는 곳이 바로 스톡홀름의 유명 사진 전시관 포토그라피스카입니다. 예전 세관으로 사용하던 건물을 개조해 만든 포토그라피스카는 적색 벽돌로 된 4층 건물로 검소하면서도 감각적인 북유럽의 감성을 가득 담고 있는 사진 전시관입니다. 바로 이곳에서 여러 기업과 수소환원제철의 가속화를 추구하는 미래 기술을 공유하는 ‘HyIS 포럼’이 열렸습니다.

▲ 포럼 참가 등록 중인 HyIS 국제 포럼 참가 업체들.

이번 HyIS 국제 포럼에는 원료사부터 엔지니어링사, 수소사까지 밸류 체인(value chain) 업체들이 다양하게 참여했습니다. 포럼 개최장 입구에 들어서자 포스코와 SSAB로부터 초청받은 철강사와 수소 원료사, 에너지사, 엔지니어링사, 고객사 전문가들이 포럼 참가 등록을 하는 모습을 볼 수 있었습니다.

▲ 환영사를 하는 SSAB의 마틴 린드크비스트 회장(왼쪽)과 개막식 인사말을 전하는 김학동 부회장.

먼저 SSAB의 마틴 린드크비스트(Martin Lindqvist) 회장이 환영사로 포럼 개최의 서막을 알렸습니다.

마틴 회장은 “아무도 수소환원제철이 가능하다고 믿지 않았지만, 우리는 결국 화석 연료를 사용하지 않는 철을 개발하고 생산해냈다. 단순한 생산만이 아니라 제품화해 고객사에 납품함으로써 고객사도 최종 소비자에게 무탄소 제품을 공급할 수 있었고, 매우 좋은 반응을 보이고 있다. 변화는 매우 어려운 일이지만, 다음 세대를 위해 계속 노력해 나가야 한다”라고 말했습니다. 이어, 김학동 부회장은 “이 자리에 모인 모든 분들께 감사의 말을 전한다”라는 개막식 인사를 전했습니다.

▲ 최정우 포스코그룹 회장의 영상 개회사.

다음으로 최정우 포스코그룹 회장의 영상 개회사가 이어졌습니다. 포럼 참석자들은 최 회장이 전하는 메시지에 집중했습니다. 최정우 회장은 개회사에서 “기후대응과 같은 국제사회가 직면한 인류 공통의 문제는 연대와 협력 없이는 누구도 해결할 수 없다. 철강업계의 탄소배출 문제를 해결할 열쇠는 수소환원제철이란 것을 모두 알고 있지만, 그 자체가 매우 도전적인 목표이기 때문에 혼자서 가면 이루기 어렵다. 이 자리에 계신 모두가 뜻을 모아 그 길을 함께 떠난다면 탄소중립 시대는 앞당겨지고, 인류는 다시 한번 도약해 더 나은 미래로 나아갈 것이다”고 말했습니다.

▲ 주영창 과학기술정보통신부 과학기술본부장의 영상 축사.

주영창 과학기술정보통신부 과학기술본부장도 영상 축사를 보내왔습니다. 그는 “대한민국 정부도 기업들의 탄소중립 기술혁신을 적극 지원할 것이며, 인류가 기후변화로부터 안전한 삶을 영위할 수 있도록 책임 있는 역할을 다하겠다. 전세계 철강 전문가들이 한데 모여 수소환원제철 기술과 정책을 논의하는 HyIS 포럼이 철강산업의 탄소중립 실현을 이끄는 글로벌 구심점이 되기를 기대한다”고 말했습니다.

이날 개회식에는 주영창 과학기술혁신본부장 외에도 마티아스 프루메리에(Mattias Frumerie) 스웨덴 환경부 장관, 킴모 비어톨(Kimmo Viertola) 핀란드 Goverments Ownership Steering Department 사무총장, 하태역 스웨덴 주재 한국대사, 에드윈 바쏜 WSA 사무총장 등이 축사로 나서 포럼의 성공적인 개최를 축하하고 수소환원제철의 가속화를 위한 밸류 체인 간의 협업과 글로벌 연대를 주문했습니다.

▲ 스튜디오 형태로 꾸며 포럼을 온라인 중계한 포럼장 모습.

이번 수소환원제철 포럼은 현장 참석과 온라인 참여가 동시에 이뤄지는 하이브리드 형태로 열렸습니다. 포럼장 내부가 방송 스튜디오 형태로 꾸며져 원활하게 온라인 중계를 했고, 전 세계 어디서나 HyIS 포럼을 실시간 시청할 수 있었습니다. 포럼 현장에 모인 참가자 150여 명 외에, 온라인으로도 1300여 명이 넘는 인원이 참가했습니다.

▲ 조아킹 누네스 드 알메이다 EU 집행위원장(왼쪽)과 SSAB의 마틴 페이 CTO.

이번 포럼에서는 관련 정책과 향후 정책의 방향, 미래기술들이 공유됐습니다. 첫날 키노트 세션에는 ETC(Energy Transition Commission)의 로드 에더어 터너 의장과 EU 집행위원회의 조아킹 누네스 드 알메이다 위원장이 연사로 나서 유럽 에너지 현황을 설명하고 향후 정책을 공유했습니다.

키노트 세션에서 SSAB의 마틴 페이 CTO는 하이브리트(HYBRIT) 기술 개발의 로드맵과 미래 비전을 발표했습니다. SSAB는 하이브리트 파일럿 설비로 시간당 1톤 규모의 수소환원철을 생산 중이며, 올해 그린스틸 첫 양산공급에 성공해 볼보그룹에 공급한 바 있습니다.

▲ 포스코 하이렉스 기술에 대해 설명하는 주세돈 기술연구원장.

주세돈 기술연구원장은 분광석과 수소로 쇳물을 생산하는 포스코의 하이렉스(HyREX) 기술과 하이렉스 연구개발 파트너십(HyREX RnD partnership)에 대해 설명했습니다. 하이렉스 기술은 철광석 분광을 가공 없이 바로 사용해, 펠렛을 사용하는 샤프트로 방식 대비 사용할 수 있는 철광석의 범위가 넓고 경제적이라는 이점이 있습니다. 주세돈 기술연구원장은 올해 8월 데모플랜트 설계에 착수한 하이렉스의 우수성을 설명하는 한편, 연구개발 파트너십 구축계획도 발표해 앞으로 관심 있는 철강사, 원료사, 엔지니어링사와 함께 공동 기술 개발을 추진한다고 밝혀 큰 관심을 모았습니다.

▲ 집중해서 발표를 듣는 SSAB의 마틴 린드크비스트 회장과 ETC의 로드 아데어 터너 의장.

▲ 청중들의 질문에 답하는 세계 철강사 담당자들.

이번 포럼은 이제까지의 포럼의 틀을 깬 혁신적인 포럼이었습니다. 기존 단순 ‘일대다(1대多) 발표’에서 벗어나 사회자와 문답하는 ‘다대다(多대多) 토론’ 형식 포럼을 택했습니다. 관련 기관 관계자들을 단상 위로 초대해 사회자와 문답하며 함께 토론하는 형식이었습니다.

세계 철강사 담당자들은 각 철강사의 탄소중립과 수소환원제철 전략을 소개하고 사회자와 청중들의 질문에 대답했습니다. 고객사 세션에 패널로 참석한 관계자들은 사회자의 객관식 질문에 카드를 들어 답한 뒤 이유를 설명했습니다. 이 외에도 △탄소중립 이니셔티브 △원료사 △에너지사 △수소사 △엔지니어링사 △SSAB 기술연구소 △고려대 △카네기멜론대 등 다양한 기관에서 포럼에 참석해 철강업의 탄소중립에 대한 폭넓은 발표와 토론을 이어갔습니다. 현장 참석자뿐만 아니라 온라인 참가자들의 질문도 현장에서 선정해 패널 참가자들에게 전달함으로써 의미 있는 소통이 이뤄졌습니다.

토론 방식의 포럼은 다소 낯설었지만, 공통된 질문에 대한 여러 발표자들의 다른 의견을 한자리에서 들을 수 있고 발표자와 청중들이 다양한 형식으로 소통해 더욱 생생한 현장의 목소리를 들을 수 있었다는 호평이 이어졌습니다.

▲ 포스코와 SSAB의 참석 귀빈들이 기념 사진을 찍고 있다. 왼쪽부터 민동준 연세대 교수, 고준형 포스코경영연구원장, 주세돈 포스코 기술연구원장, 마티아스 프루메리에 스웨덴 환경부 총리, 조아킹 누네스 디 알메이다 EU 집행위원회 디렉터, 마틴 린드크비스트 SSAB 회장, 로드 아데어 터너 ETC 의장, 김학동 포스코 부회장, 하태역 주스웨덴 대사, 에드윈 바쏜 세계철강협회 사무총장, 하대룡 포스코유럽 법인장.

▲ 유럽에 체류하는 국내 언론 특파원을 초청해 연 포스코 기자 간담회.

포스코는 이날 유럽에 체류하는 국내 언론 특파원을 별도 초청해 기자 간담회를 열었습니다. 간담회에는 주세돈 기술연구원장, 김희 탄소중립전략담당임원, 박진우 포스코홀딩스 홍보담당 임원이 참석해 포스코 수소환원제철 기술의 우수성과 HyIS 포럼의 의의를 알렸습니다.

▲ 포스코와 SSAB의 제품·기술 전시관에서 비즈니스 미팅을 가지는 업계 관계자들.

포럼 참석자들은 세션 사이 커피 브레이크 시간마다 포럼장 밖에 마련된 포스코와 SSAB의 제품·기술 전시관에서 다과와 커피를 즐기며 업계 동향을 나누고 비즈니스 미팅을 가졌는데요. SSAB의 제품 전시관에는 세계 최초의 화석연료가 사용되지 않은 철, 그린스틸이 전시돼 있었습니다.

▲ 수소로 철을 생산하는 ‘유동환원로’ 모형을 소개하는 포스코의 제품 전시관.

포스코의 제품 전시관에 하이렉스(HyREX) 모형을 전시하고, 대형 스크린으로 수소환원제철 기술과 친환경 제품 기술을 알리는 영상을 상영해 방문객들에게 포스코의 탄소중립 정책과 비전을 자세히 소개했습니다.

▲ SSAB의 하이브리트 공장을 방문한 포럼 참가자들.

포럼이 끝난 후에도 수소환원제철에 대한 열정은 이어졌습니다. 10월 14일에는 참석자 중 희망자를 대상으로 룰레아(Lulea) 지역에 위치한 SSAB의 하이브리트 공장을 방문했는데요. 그린전력과 그린수소를 100% 이용해 실제 제품을 생산하는 현장을 방문한 참석자들은 연신 탄성을 내뱉었습니다.

탄소중립 트렌드를 주도하는 유럽에서 포스코의 탄소중립 의지와 기술력을 전 세계에 알린 HyIS 포럼, 그 열기가 무척 뜨거웠습니다. 앞으로도 포스코는 탄소중립을 향한 발걸음을 멈추지 않고 글로벌 협업의 기반을 확대해나가겠습니다.

▲ 포스코그룹 수소사업 비전 및 로드맵

포스코그룹은 포스코의 수소환원제철과 포스코에너지의 발전 사업 자체만으로도 대한민국 최대 규모의 수소 수요가 발생하는 기업이다. 2050년 수소 생산 700만 톤 중 포스코그룹의 내부 수요는 500만 톤에 이를 것으로 예상되며, 이중 수소환원제철용은 370만 톤, 수소발전용은 130만 톤으로 전망된다. 이에, 포스코그룹은 ▲수소환원제철용 수소를 안정적으로 확보하고, ▲친환경 수소 발전 연료로의 전환을 선도하며, ▲국내·외 산업용 수소 수요를 개발/대응하는 것으로 수소사업의 전략 방향을 설정했으며, 안정적인 내부 수요를 바탕으로 경제적인 수소 생산 및 운송 체제를 구축해 외부 판매까지 연결하는 수소사업 모델을 구축하고 있다.

l 포스코그룹 그린수소 사업모델

포스코그룹은 수소의 생산부터 운송·저장, 활용에 이르기까지 각 분야에서 추진 중인 그룹사의 수소사업의 역량을 총망라해 ‘그린수소 사업모델’을 위한 밸류 체인을 구축함으로써, 대한민국 최대 수소 수요처이자 공급처로 발돋움할 계획이다.

▲ 포스코그룹 그린수소 사업모델

그린수소 밸류체인을 완성하기 위한 포스코의 ‘그린수소 사업모델’에는 수소의 생산부터 운송, 저장 등 인프라 구축과 이를 어떻게 활용할지에 대한 모든 솔루션이 담겨있다.

[생산] 먼저, 그린수소는 재생에너지 환경이 우수한 지역에서 태양광·풍력 등 재생에너지를 기반으로 한 수전해 방식(전기분해)으로 생산한다. 수소 생산 거점을 구축하기 위해, 포스코홀딩스는 재생에너지 여건이 우수한 전략 국가를 선정하여 그린수소 프로젝트를 개발·투자한다. 또한 포스코는 재생에너지용 강재 공급을, 포스코인터내셔널은 CCS사업과 글로벌 수소 무역을, 포스코건설은 수전해 설비를 포함한 수소 생산 플랜트 EPC(시공·설계·조달)를 담당한다.

[운송·저장] 해외에서 생산된 수소는 효율적인 이송을 위해 암모니아로 합성한 후, 선박으로 운송하여 수소 터미널에 저장한다. 수소는 기체상태에서 폭발의 위험성이 있고, 액화하려면 -253˚C 로 냉각해야 하기 때문에, 일반적으로 장거리 운송을 위해서는 수소와 질소가 결합된 암모니아 상태로 운송하는 것이 안전하고 효율적이다. 이러한 운송·저장 과정에서 포스코는 수소 저장탱크와 파이프용 강재 생산을, 포스코에너지는 수소 터미널을 구축을, 포스코건설은 수소플랜트 EPC를 전문화한다는 방침이다.

[활용] 터미널에 저장한 암모니아는 개질 후 다시 수소로 추출하여, 수소환원제철, 발전, 수소차 등 다양한 수요처에 활용한다. 포스코그룹은 2030년까지 국내외에서 추진 중인 수소 생산 프로젝트를 통해 연간 50만 톤을 생산하여, 철강분야 25만 톤, 발전분야 33만 톤, 탈탄소 산업용 7만 톤을 공급할 계획이다. 특히, 철강분야 수소 수요는 수소환원제철로의 전환이 본격화되는 2030년대 중반 이후 크게 늘어날 것으로 전망됨에 따라, 2040년 300만 톤, 2050년 700만 톤으로 생산능력을 단계적으로 확대하여, 국내외 철강, 발전, 산업용 등 대규모 B2B 수요처에 수소를 공급할 계획이다.

▲ 수소사업 밸류 체인 도식도

l 수소 생산

– 부생·블루·그린 수소 단계별 ‘국내 최대 공급 능력’ 확보 위한 글로벌 프로젝트 추진

먼저 포스코는 수소의 생산 측면에서, 현재 생산 역량을 보유한 부생수소를 시작으로 CO₂를 포집 및 저장·활용하는 블루수소를 거쳐, 궁극적으로는 CO₂ 배출이 전혀 없는 그린수소까지 공급 역량을 국내 최대급으로 키운다는 방침이다.

수소사업 초기 단계에는 제철소의 부생수소를 활용해 수소 시장에 진입할 계획이다. 포스코는 현재 철강 제조 공정에서 발생하는 부생가스(Cokes Oven Gas)와 천연가스(LNG)를 이용하여 연간 7천 톤의 수소 생산 능력을 갖추고 있다. 초기 단계에서는 현재 생산 역량을 보유한 포스코의 부생수소를 활용해 2026년까지 연간 7만 톤의 부생수소를 연료전지 및 모빌리티용으로 공급하는 체제를 갖출 계획이다.

포스코홀딩스는 안정적인 해외 수소 공급망을 구축하고자 5대 전략지역(호주, 중동, 말련, 인도, 북미)을 중심으로 10여 개의 블루/그린 수소생산 프로젝트를 검토 중이다.

블루수소는 UAE, 사우디 등 중동에서 글로벌 최대 석유기업과 프로젝트 지분투자에 참여해 블루수소 할당 구매권리 확보를 추진 중이다. 국내의 경우, 현재로서는 재생에너지 입지 환경이 다소 불리하기 때문에, 이산화탄소의 포집과 활용, 저장 기술인 CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage)를 활용하여 블루수소를 생산하는 방안을 검토하고 있다.

그린수소는 오만, 호주, 인도 등 재생에너지 여건이 우수한 지역을 중심으로 그린수소 프로젝트를 검토 중이다. 오만에서는 2030년 그린수소 20만 톤 생산을 목표로 유망 부지를 잠정 확정했으며, 현재 예비 타당성조사를 진행 중이다. 호주에서는 친환경 철강 원료인 HBI 확보와 그린수소 생산을 연계함으로써 철강-수소 사업 간의 직접적인 시너지 창출을 모색한다. 인도에서는 재생에너지 및 양수 발전을 기반으로 한 그린수소 및 암모니아 생산 사업을 추진할 예정이다.

– 고온 수전해, 암모니아 크래킹 등 수소 생산ㆍ활용 핵심기술 내재화 추진

포스코그룹은 글로벌 생산 거점 구축뿐만 아니라, 수소 생산과 활용을 위한 핵심 기술도 연구 개발하여 적극적으로 내재화한다는 방침이다.

먼저, 차세대 수전해 기술을 확보하기 위해, 700도 이상에서 스팀을 전기분해하여 수소를 생산하는 원전 연계 고온 수전해 기술을 한국원자력연구원과 함께 연구 중이다. 포스코그룹 자체 연구소인 포항산업과학연구원(RIST)에서는 현재 5kW급 스택 제작기술을 보유하고 있으며, 스택을 모듈화하여 용량을 확대하는 연구를 진행하고 있다. 이 기술은 장기적으로 소형원자로인 SMR(Small Modular Reactor) 등 원전과 연계하여 국내에서도 경제성 있는 그린수소를 생산할 수 있는 기술로 기대된다.

포스코그룹은 그린수소를 효율적으로 운송하고 활용하기 위한 기술도 개발 중이다. 수소를 질소와 결합한 화합물인 암모니아는 기존에 갖춰진 운송·저장 인프라 활용성과 동일한 부피에서 수소보다 1.7배 많은 양을 저장할 수 있는 효율성 등 다양한 이점 덕분에 최적의 ‘수소 캐리어(운송체)’로 꼽히지만, 암모니아에서 수소를 추출하는 기술이 상용화되어야 활용 가능하다. 이에, 포스코그룹은 한국과학기술원(KIST)과 함께 암모니아에서 수소를 추출하는 암모니아 크래킹(Cracking) 기술을 개발 중이다.

▲ 암모니아 기반 수소 추출

한편, 포스코그룹은 두산중공업, RIST와 함께 암모니아를 분해기(Cracker)를 통해 수소, 질소 가스로 분해한 후, 이를 연소해 가스터빈을 구동하는 발전 기술도 공동 개발 중이다. 암모니아는 기화하여 그대로 연소하면 기존 가스터빈 연료인 액화천연가스(LNG) 대비 연소 속도가 20% 수준으로 매우 낮고 발열량도 50% 정도에 불과하지만, 수소와 질소 가스로 분해하여 연소하면 연소 속도와 발열량이 증가된다. 분해기와 가스터빈을 각각 개발한 사례는 있지만, 이를 일체화한 발전기술 개발은 세계 최초이다.

포스코는 그린수소 뿐만 아니라, 중조(탄산수소나트륨) 기반 블루수소 생산 기술도 파일럿(Pilot) 실증 작업을 진행 중이다. 블루수소를 생산하기 위해서는 수소 생산 시 발생되는 CO₂를 포집하여 저장 또는 활용하는 기술이 필요하다. 이 기술은 제철소에서 탈활작업 후 버려지던 폐탈황제와 블루수소 생산을 위해 포집한  CO₂를 반응시켜 중조를 생산하여 제철공정에 다시 활용한다. 블루수소 생산 뿐만 아니라, 기존에 버려지던 폐탈황제를 중조로 재활용할 수 있는 친환경적인 기술이다.

▲ 중조 기반 블루수소 생산기술

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l 수소환원제철 HyREX

철강은 1톤당 CO₂ 배출량이 약 1.8톤으로, 알루미늄, 플라스틱 등 다른 소재에 비해 생산과정에서 이산화탄소 발생량이 훨씬 적고, 생산된 철강재의 약 85% 이상이 재활용되는 친환경 소재이다. 그러나 거대한 생산 규모로 인해 연간 전 세계 CO₂ 발생량의 약 8%가 철강산업에서 배출되고 있다.

‘20년 12월 포스코는 탄소배출 감축 목표로 2030년 사업장 감축 △10% 및 사회적 감축 △10%, 2040년 △50%, 2050년 탄소중립을 달성하는 <2050 탄소중립>을 선언한 바 있다.

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 투입되어 고체환원철(DRI)이 만들어진다. 이후, 그린 전력을 이용하여 전기로 내에서 DRI를 녹이면 CO₂ 배출이 없이 쇳물을 생산할 수 있다.

▲ 포스코 HyREX 수소환원제철 개념도

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

l 수소 발전ㆍ터미널

포스코그룹이 보유한 발전소 설비 전체 용량은 약 6.5GW(기가와트)로, 이를 모두 수소발전으로 전환 시 연간 200만 톤의 수소 수요가 창출된다. 포스코에너지는 보유 발전소 운영노하우와 발전터빈 기술사와의 협력을 통해 2027년부터 안정적이고 친환경적인 수소혼소발전 기술을 도입할 계획이다.

포스코에너지는 인천지역에 약 3.4GW의 LNG발전소를 운영하고 있다. 이중 3, 4호 발전기를 최신의 수소 혼소가 가능한 발전기로 대체하여 세계 최초 GW급 상업용 수소혼소 발전소 운영을 계획 중이다. 포스코에너지가 개발하는 수소혼소발전은 최대 50%까지 수소 혼소가 가능하며, 20%의 이산화탄소를 저감할 수 있다. 2027년 3, 4호기를 시작으로 2035년 9호기까지 단계적으로 수소혼소를 확대해 나갈 계획이다. 또한 발전소 부지 내에 청정수소 공급인프라를 동시에 구축하여 인근 발전소를 대상으로 수소연료 공급도 추진해 나갈 예정이다.

포스코그룹은 수소를 수요처에 안정적으로 공급하기 위한 수소터미널도 구축할 예정이다. 하나의 터미널에서 제철소와 발전소 등 주요 수요처에서 필요로 하는 LNG와 청정수소, 암모니아까지 동시 공급이 가능한 One-Stop Solution 터미널로, 기존에 포스코에너지가 보유하고 있는 인프라와 터미널 운영노하우를 기반으로 가장 경쟁력 있는 친환경 에너지터미널 운영을 목표로 하고 있다.

포스코에너지는 광양지역에 운영 중인 LNG 터미널의 인프라를 활용하여 암모니아 및 수소의 저장뿐만 아니라 생산·공급까지 가능한 대규모 복합 수소 Complex 구축을 추진 중이다. 본 터미널에는 LNG 냉열을 활용한 ‘액화수소 제조’, 암모니아 기반의 ‘수소추출’, BOG(Boil Off Gas, LPG 탱크에서 자연적으로 기화하는 천연가스)를 활용한 ‘수소발전’ 등을 포함하며, 저장 및 생산된 수소는 전용 수소배관 및 고압/액체 수소 트레일러를 이용하여 수소발전소, 충전소 등의 수요처에 공급할 계획이다.

l 수소 플랜트 / 해외 인프라 사업

포스코건설과 포스코인터내셔널은 포스코그룹의 수소사업 비전에 발맞춰, 각각 수소 플랜트 EPC(설계·시공·조달)와 CCS(Carbon Capture and Storage) 및 해외 인프라 사업을 담당한다.

수소 플랜트는 생산하는 수소의 종류에 따라, 각기 다른 전문 설비와 EPC 수행 역량이 요구된다. ‘그린수소’ 생산 플랜트는 수전해 스택을 기준으로 전력공급장치와 물공급을 위한 해수담수화 설비가 있으며, 생산된 수소를 정제, 이송 및 저장하기 위한 설비들이 포함된다. ‘블루수소’ 생산 플랜트는 천연가스 개질을 통해 블루수소가 생산되며, 이때 발생되는 이산화탄소를 포집하여 저장탱크로 이송된다. 포스코건설은 해수담수화 설비, 극저온용 고망간강 LNG 저장탱크 등 수소 기반시설 관련 성공적인 EPC 수행 경험을 바탕으로 수소 플랜트 EPC를 더욱 전문화할 계획이다.

▲ 블루수소 생산 플랜트

해외 인프라 사업은 운송 제품에 따라, ‘수소, LNG, CO₂’ 3가지 터미널 사업으로 구분된다.

먼저, ‘수소터미널’은 해외에서 생산된 그린 및 블루 수소의 해상운송을 위해 필요하다. 수소를 바로 해상운송하기 위해서는 아직 기술개발이 더 필요하기 때문에, 수소 캐리어인 암모니아 터미널 사업도 함께 추진중이다.

가스전에서 생산된 천연가스를 액화하여 수출하기 위한 ‘LNG터미널’과 CO₂를 포집 및 액화하는 ‘CO₂터미널’은 블루수소 생산과 CCS사업에서 필수적으로 구비되어야 하는 중요한 인프라이다. 천연가스는 LNG터미널에서 블루수소의 원료로 공급되고, 블루수소 생산과정에서 발생하는 CO₂는 포집 후 CO₂터미널에 저장된다. CO₂는 매립 시, 배관을 통해 저장소에 매립하거나 해저배관을 통해 해상플랫폼으로 이동 후 저장소에 매립된다. 포스코인터내셔널은 현재 말레이시아에서 유력 국영업체와, 호주에서는 서호주 해상 고갈 유가스전을 대상으로 글로벌 기업과 CCS 공동연구를 진행 중이다.

l 수소용 강재

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)강관을 주로 사용해 왔으며, 8인치 용접강관은 안전을 위해 제한적으로 사용되어 왔다. 이에, 포스코는 용접부의 수명과 안전성을 크게 향상시킨 8인치 수소배관용 강재를 신규 개발하여, 수입재보다 70% 저렴 가격으로 경제성 확보는 물론 소재 국산화에도 기여하고 있다.

▲ 수소배관(좌), 모빌리티용 연료탱크(우)

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.

l 친환경 철강 제품 브랜드

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

[INNOVILT] 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.

[e Autopos] 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(좌), Hyper NO 구동모터코아(우), 수소 연료전지분리판(하)

[Greenable] ‘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.

l 포럼 개최 배경

‘HyIS 국제포럼’은 ‘탄소중립’이라는 철강사들의 공동목표를 실현하기 위해 글로벌 철강사와 수소, 원료, 에너지, 엔지니어링 등 관련 산업 회사 및 세계철강협회, 탄소중립 관련 기구, 학계와 정계 인사들이 모여 진행하는 수소환원제철 국제포럼이다.

올해 2회를 맞은 ‘HyIS 국제포럼’은 포스코가 2021년 5월 세계철강협회(World Steel Association) 기술분과위원회에 수소환원제철 기술의 조기 상용화를 위한 철강사간의 공동협력의 논의의 장으로 포럼 개최를 제안하면서 처음 시작됐다. 수소환원제철이 단순히 한 기업이 이뤄야 할 신기술이 아닌, 탄소중립을 위해 전 세계 철강사가 함께 모색해 나가야 할 공동의 과제이자, 세계 제철 산업의 역사를 다시 쓰는 중대한 사안임을 인식하자는 취지에서다.

포스코의 제안에 세계 철강업계가 적극 공감하여, 포스코가 주최하는 세계 최초의 수소환원제철 국제포럼 HyIS Forum 2021이 2021년 10월 6일부터 8일까지 서울 삼성동 그랜드 인터컨티넨탈 파르나스에서 성공적으로 개최됐다. 이 자리에서 포스코는 고유의 FINEX(파이넥스) 유동환원로 기술을 기반으로 한 HyREX(하이렉스) 수소환원제철기술을 글로벌 철강사들에 처음으로 선보였다.

지난해 포스코가 단독으로 포럼을 개최했던 것과는 달리, 올해에는 전 세계 수소환원제철 기술개발 및 상용화에 선도적인 역할을 수행하고 있는 SSAB와 포스코가 HyIS 포럼을 공동으로 개최한다. SSAB는 1978년에 설립된 스웨덴의 철강사로, 유럽 최대의 철광석 생산 기업 LKAB와 스웨덴 에너지 기업 바텐폴(Vattenfall)과 합작하여 샤프트환원로 기술을 기반으로 한 수소환원공법인 시간당 1톤 생산 규모의  HYBRIT(하이브리트) 파일럿 설비를 가동중이다.

l 프로그램

HyIS Forum 2022는 10월 12일부터 13일까지 온/오프라인 하이브리드 형식으로 진행되며 첫날 오전 키노트 세션을 시작으로 양일에 걸쳐 3개의 패널 토론 세션으로 구성된다. 다음 날인 10월 14일에는 현장 참석자를 대상으로 스웨덴 룰레아 지역에 위치한 하이브리트(HYBRIT) 공장 견학을 진행한다.

12일 HyIS Forum 2022개회식은 SSAB CEO 마틴 린드크비스트 (Martin Lindqvist) 회장과 포스코그룹 CEO 최정우 회장(영상)의 환영사로 시작되며, 마티아스 프루메리에(Mattias Frumerie) 스웨덴 환경부 장관, 킴모 비어톨라(Kimmo Viertola) 핀란드 Goverments Ownership Steering Department 사무총장,주영창 한국 과학기술정보통신부 과학기술혁신본부장(영상), 하태역 스웨덴 주재 한국대사, 에드윈 바쏜(Edwin Basson) 세계철강협회 사무총장의 축사가 이어진다.

키노트는 로드 아데어 터너 (Lord Adair Turner) 에너지전환위원회(ETC, Energy Transition Commission) 의장, EU 집행위원회의 조아킹 누네스 드 알메이다(Joaquim Nunes de Almeida) 디렉터 (Director), 피터 라비(Peter Levi) IEA 에너지 애널리스트(Energy Analyst), 스웨덴왕립공학한림원 툴라 티리(Tuula Teeri) 원장, 한국공학한림원 권오경 원장(영상), 한국공학한림원 장웅성 교수(영상), SSAB의 마틴 페이(Martin Pei) CTO와 칼 오링(Carl Orrling) 부사장, 포스코의 주세돈 기술연구원장 등 총 9명이 12, 13일 양일간 연설자로 나선다.

후원기관으로 스웨덴왕립공학원(IVA), 한국공학한림원(NAEK), ETC*, Leadit*, MPP*, FMC*, 세계철강협회 등이 참여하여 철강업계 뿐만 아니라, 학계, 정부 및 다양한 기관의 의견이 자유롭게 개진될 예정이다.

*ETC (Energy Transition Comission):에너지 전환 위원회, 경제 성장과 기후 변화 완화에 중점을 둔 국제 싱크 탱크. 2015년 9월에 런던에서 설립되었다.
*Leadit (Leadership group for Industrial Transition):파리 협정을 달성하기로 약속한 국가와 기업이 모인 산업 전환을 위한 리더십 그룹. 2019년 9월 UN의 기후 행동 정상회의에서 스웨덴과 인도 정부에 의해 출범되었으며, 세계 경제 포럼(World Economic Forum)이 후원하고 있다.
*MPP (Mission Possible Partnership):철강을 포함한 7개 부문에서 산업 탈탄소화를 가속화하기 위해 노력하는 400개 이상의 기업과 선도적인 비영리 단체 연합.
*FMC (The First Movers Coalition):철강을 포함한 8개 부분에서 저탄소 기술에 대한 초기 시장을 창출하기 위해 노력하는 기업의 연합. 구매 약속을 공식화하고 약속에 대한 이행 감시 및 통계 조사를 수행한다.

세션은 3가지 주제로 나눠, 전문 진행자를 통한 패널 토론 형태로 진행된다.

세션 1에서는 ‘철강업 탄소중립으로의 전환(Transition to Near Zero Emission Steelmaking)’을 주제로, 다국적철강회사 아르셀로미탈(ArcelorMittal), 인도 타타(TATA), 일본제철(NSC), 인도 JSW스틸, 일본JFE스틸, 룩셈부르크에 본사를 둔 다국적기업 테르니움(Ternium) 등 각국 주요 철강사들이 패널로 참석하여 탄소 중립 대응 및 글로벌 협력 방안에 대해 논의한다.

세션 2에서는 ‘탈탄소 철강을 위한 밸류체인(Value Chain for Near Zero Emission Steel)’을 주제로, 볼보 그룹(Volvo group), LKAB, 바텐폴(Vattenfall), 지멘스 에너지(Siemens Energy), 프라이메탈스(Primetals) 등이 패널로 참석하여 고객, 연·원료, 에너지, 엔지니어링 등 수소 산업 분야의 글로벌 기술개발 협력 방안을 논의한다.

세션 3에서는 ‘탈탄소 철강을 위한 과학기술 정책(Science & Technology Policy for Near Zero Emission Steel)’을 주제로, 탄소 중립 관련 규제 및 탈탄소를 위한 과학 기술 정책에 대한 전문가 토론이 진행된다. 스웨덴 왕립공학한림(IVA), 한국공학한림원(NAEK), 국제에너지기구(IEA), 세계철강협회(World Steel Association), 고려대, 카네기멜런대(CMU) 등이 패널로 참여한다.

※주요 참석자 소개

올해 전 세계는 지구온난화에 따른 이상 기후 현상과 에너지 공급망 위기에 의한 인플레이션을 겪으며, 현실적이고 조속한 탄소중립으로의 이행과 경제 위기 극복을 위한 글로벌 협업의 중요성이 더욱 높아지고 있다.

철강 산업뿐만 아니라 원료, 에너지, 자동차 등의 전후방 산업들도 ESG 경영 흐름에 맞추어 탄소중립 로드맵을 세우고 온실가스 배출 저감을 위해 노력하고 있으며, 수소의 저장, 운송을 위한 철강 수요 외에도 자동차 사를 중심으로 탄소 배출 없이 생산된 그릴 스틸에 대한 수요가 증가하는 추세이다.

포스코는 지난해 HyIS 포럼을 통해 수소환원제철에 대한 글로벌 협의를 이끌어내고, 당사의 FINEX 유동환원로 기술을 기반으로 하여 분광석과 수소로 쇳물을 생산하는 HyREX 기술의 청사진을 제시했다.

올해에는 SSAB와 협업하여 유럽에서 제2회 HyIS 포럼을 개최함으로써, 전 세계적 탄소중립 트렌드를 주도하고 있는 유럽 사회에 포스코의 탄소중립 의지를 널리 알리고 해외 철강사 및 산업 부문 간의 글로벌 협업의 기반을 확대하고자 한다.

※HyIS Forum 2022 공식 포스터

※HyIS Forum 2022 세부 프로그램