지구가 뜨거워지면서 사막화, 해수면 상승, 생태계 변화 등 전 세계적 기후위기가 가속화되고 있다. 지난 2018년에 개최된 IPCC 총회에서 채택한 ‘지구온난화 1.5℃ 특별보고서’에 따르면, 지구 온도 상승 폭을 1.5도로 제한해야 인류 생존의 마지막 위협 상황을 막을 수 있다고 보고 있다.
*IPCC : 전지구적 위기인 기후변화에 대처하기 위해 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)이 1988년 공동으로 설립한 국제기구

지구온난화의 마지노선이라 볼 수 있는 ‘1.5도’ 기후목표 달성을 위해 탄소중립을 선언·지지한 나라가 136개국(’21.10월 기준)에 이르며, 대부분의 나라들이 온실가스 감축목표를 이전보다 대폭 상향하고 있다. 우리나라의 경우 2030 NDC(국가 온실가스 감축목표)를 기준 목표인 2018년 대비 26.3% 보다 상향된 2018년 대비 40% 산정해 탄소중립 의지를 확실히 보여주고 있다. 이 목표를 달성하려면 2030년까지 온실가스 배출량을 4억 3,660만 톤으로 줄여야 한다.

l 온실가스 다량 배출 기업 탈피를 위한 대전환 준비

우리나라가 2030년까지 매년 4.17%씩 온실가스 배출량을 줄이기 위해서는 산업 부문에서 효과적인 감축전략을 내세워야 하는 상황이다. 특히, 철강산업은 국내 산업 부문 온실가스 배출량의 39%를 차지할 만큼 탄소배출이 많은 대표적인 산업군이다. 철은 1톤 생산할 때마다 1.8톤의 이산화탄소를 배출하는 대표적인 탄소 집약적 제품이란 이유로 인간에게 없어서는 안 될 필수 자원이면서 지구온난화의 주범 중 하나로 여겨지는 이중적인 존재가 되었다. 이러한 ‘철의 딜레마’를 해결하기 위해 철강업계는 친환경 경영을 목표로 체질개선에 나서고 있다.

대표적으로 포스코는 2020년 아시아 철강사 최초로 ‘2050 탄소중립’을 선언하면서 ESG 경영에 박차를 가하고 있다. 포스코그룹은 1.5℃ 시나리오를 연계해 ‘친환경 미래소재 대표기업’으로 사업구조 전환을 추진하고 있다. 포스코의 2017~2019년 평균 탄소 배출량인 총 78.8백만 톤으로 사업장감축과 사회적감축 수단을 병행해 2030년에는 10%, 2040년에는 50% 감축하고, 궁극적으로 2050년 탄소 중립을 달성하고자 한다.

l 전 세계가 주목하는 탄소가격세

포스코가 친환경 사업을 확대한 이유 중 하나가 유럽을 중심으로 ‘탄소국경조정제도’가 추진되었기 때문이다. 이 제도는 수입자가 철강, 시멘트, 알루미늄 등 품목별 탄소 함유량에 상응하는 양의 ‘인증서’를 의무적으로 구매하는 것을 뜻하며, 탄소배출량이 많을수록 수입 시 비용 부담이 가중된다는 것이 핵심이다. 오는 2026년에 본격적인 시행을 앞두고 있어, 대유럽 철강제품 수출국 중 5위를 차지하는 우리나라가 영향을 많이 받을 것으로 전망되고 있다.

또한 EU에서는 2005년 세계 최초로 ‘EU 탄소배출권 거래제(ETS : Emissions Trading Scheme)’를 도입해 산업부문 온실가스 감축에 핵심 정책수단으로 운영되고 있다. 탄소배출권 거래제는 국가별로 온실가스 배출 허용량을 할당받고 허용량보다 적게 배출할 경우 남은 배출권을 팔아 이익을 누릴 수 있게 하는 제도이다. 이를 통해 각국이 자발적으로 온실가스를 줄이도록 유도해 탄소 배출이 불가피한 철강산업에 있어 온실가스 저감 기술 개발이 미래 생존의 중요한 열쇠가 될 것으로 보인다.

포스코는 점차 강화되고 있는 탄소감축 규제에 대응하고 산업의 글로벌 경쟁력을 갖추기 위해 2050 탄소중립을 선언하고 친환경 생산·판매 체제로의 전환을 추진하고 있다. 1단계에서는 에너지효율 향상과 경제적 저탄소 연·원료 대체 추진, 2단계에서는 스크랩 활용 고도화와 CCUS(탄소포집저장 활용)기술을 적용하고, 3단계에서는 기존 파이넥스(FINEX) 기반의 수소환원제철 기술을 개발해 궁극적으로 철강 공정에서 CO₂가 발생하지 않는 것이 목표이다.

기존 제철기술은 고로에 석탄을 투입해 발생한 일산화탄소를 철광석의 환원제로 활용해 철을 얻어내는 방식이다. 이 과정에서 이산화탄소가 발생해 온실가스 문제가 지적돼 왔다. 이에 반해 수소환원제철 공정은 석탄 대신 철광석과 수소가 반응해 순수한 물이 발생하기 때문에 철강업계 탄소중립을 위한 솔루션으로 꼽힌다.다시 말해 수소환원제철은 100% 수소를 사용해 직접환원철(DRI)을 만들고 이를 전기로에서 녹여 쇳물을 생산하는 기술로, 그 과정에서 탄소 배출이 없기 때문에 탄소중립 대응을 위한 핵심 경쟁요소라 할 수 있다.

l 포스코, 대규모 그린수소 생산체제 구축

포스코는 현재 수소가 25% 포함된 환원가스를 사용하는 파이넥스의 유동환원로 기술을 발전시켜 2030년까지 포스코형 수소환원제철 모델 ‘하이렉스(HyREX)’ 기술을 완성하는 것을 목표로 하고 있다. 다만 저품위의 분철광석으로 사용하는 하이렉스에서 생산된 DRI 품질은 상대적으로 낮을 전망이다. 이에 포스코는 저품위 DRI를 용해하는데 적합한 전기로인 ESF(Electric Smelting Furnace) 기술을 개발해 최적의 수소환원제철 체계를 갖춰 저탄소 녹색성장이라는 미래의 환경 변화에 적극적으로 대응해 나가고 있다.

지난 2021년 클라이밋 액션 100+와 IIGCC는 철강산업 넷제로(Net Zero) 전략보고서를 통해 포스코가 수소 매출 30조 원을 목표로 대규모 그린수소 생산체제를 구축 중인 유일한 주요 철강사라고 평가한 바 있다. 탄소중립 대표 사례로서 포스코가 소개된 만큼 그린스틸로의 생산체제 전환에 더욱 속도를 낼 것으로 보인다. 석탄 사용 저감 기술과 신규 전기로 도입 등을 통해 저탄소 제품 수요에 대응하고, 수소환원제철 데모플랜트를 조기 구축하기 위한 기술개발에도 나서는 등 친환경 브랜드 포트폴리오 확대를 통한 수익성 개선에도 주력할 계획이다. 철강 탈탄소화 노력에서 한발 더 나아가 그룹 차원에서 이차전지 소재, 수소 등 순환경제 시대에 필수적인 소재를 공급하는 신사업 기회를 발굴해나갈 포스코의 행보가 기대된다.

l 바다 한 가운데서 얻는 자연의 에너지, 해상풍력발전

해상풍력은 바다에 풍력발전기를 설치하고 그곳에서 부는 바람의 운동에너지를 변환해 전기를 얻는 발전 방식이다. 초대형 풍력발전기의 경우, 블레이드(날개)가 한 바퀴 회전하는 것으로 일반 가정에서 29시간 동안 사용할 수 있는 전력을 생산해낸다. 특히 해상풍력은 육상풍력에 비해 입지 제약으로부터 자유롭고 높은 효율로 에너지를 생산할 수 있어 전 세계적으로 확대되는 추세. 우리나라도 전남 신안 앞바다에 2028년까지 11조 원을 투입하는 해상풍력 단지를 조성 중이다.

▲ 영국 Hornsea2 해상풍력발전 단지 (이미지출처=Ørsted)

풍력발전기는 크게 보면 지지대 역할인 ‘타워’와 바람을 맞고 회전하는 ‘블레이드’, 겉으로는 보이지 않지만 에너지를 생성해내는 ‘발전기’와 타워를 해저에 단단히 고정하는 역할을 하는 ‘하부구조물’로 구성되어 있다. 이중 타워와 하부구조물은 바다 한가운데서 바람을 맞는 가혹한 환경과 저온 충격에도 20년 이상 변형 없이 버틸 수 있는 소재로 제작되어야 한다. 그래서 구조물용 ‘저온인성보증강’ 등 스틸은 풍력발전기에 가장 많이 쓰이는 소재. 최근 발전기가 대형화되면서부터 타워와 하부구조물에 ‘대단중(大單重)강’*도 많이 쓰이고 있다. 해상풍력기 1기당 약 1,500톤에서 2,300톤(8~9MW급 기준)의 강재가 쓰이며, 2020년 기준 세계적으로 연간 100만 톤이 넘는 해상풍력발전용 철강 수요가 발생할 전망이라고.

포스코는 풍력발전기에 특화된 고급 강종의 생산능력을 꾸준히 확대하면서 시장 수요에 대비해왔다. 현재 육상, 해상을 통틀어 전 세계 풍력발전기 10대 중 1대는 포스코 스틸로 만들어진다.

l 포스코 스틸이 지탱하는 세계 최대 해상풍력단지 Hornsea

이 시각 세계 최대 규모로 조성 중인 해상풍력발전 단지는 영국의 Hornsea 프로젝트다. 요크셔 해안에서 100km 가량 떨어진 북해에 건설하는 Hornsea 프로젝트는 총 3차에 걸쳐 진행 중인데, 1차는 407 km²의 면적에 174개의 발전기를, 2차는 462km²의 면적에 165개의 발전기를 세운다. 1, 2차 발전단지를 모두 합치면 면적은 서울의 약 1.4배인 869km², 발전 용량은 2.6GW다. (3차는 2.4GW 규모로 현재 개발 추진 중이다.)

▲ 영국의 Hornsea 프로젝트는 세계 최대의 풍력발전단지 건설 프로젝트다.

풍력에너지 시장 자체가 워낙 유럽 위주이다 보니, 풍력기용 강재 역시 유럽 철강사들이 특화하여 생산, 공급하는 것이 일반적이었다. 포스코가 본격적으로 이 시장에 뛰어든 것은 2015년. 기술연구원과 마케팅실이 합심하여 해상풍력발전기 구조용 강재를 개발하기 시작했다. 터빈의 회전운동에 의한 진동, 그리고 조류와 파도에 의한 반복적인 외부 압력을 버티는 피로강도와 좌굴강도*를 확보하면서도 원가는 낮춘 시장친화적인 모노파일(monopile) 형식**의 하부구조용 후판을 만드는 것이 미션. 특히 Hornsea 프로젝트의 발전기는 기존 5~6MW급인 터빈 능력을 8MW까지 획기적으로 늘리면서 구조물이 대형화되었고, 그러다 보니 후판 1장만으로는 직경이 큰 모노파일용 강관을 조관할 수 없어 구조물 설계부터 새로운 솔루션이 필요했다.

포스코 연구원들은 1년간의 연구 결과를 가지고 직접 덴마크와 독일의 풍력 구조물 설계사들을 방문했다. 근거리에 쟁쟁한 유럽 철강사들을 제치고, 운송하는 데만 두 달 넘게 걸리는 포스코의 강재가 선택받기 위해서는 그만한 이점이 있어야 할 터. 기존 EN(유럽) 규격이 명시한 열처리를 생략하는 대신 압연 조건을 변경하여, 필요한 강재 성능은 그대로 유지하면서 제조원가는 낮춘 새로운 강종과 그에 맞는 구조물 설계법을 고안해 제시했다. 고객이 얻을 수 있는 비용 절감 효과까지 정량적으로 계산해 보여주니, 그들의 이목을 끌 수밖에. 같은 시각, 마케팅본부에서는 당시 에너지조선마케팅실장이 풍력에너지 시장의 최대 기업인 덴마크 오스테드(Ørsted)의 경영층을 만나 포스코의 기술력과 의지를 전하고 협력 분위기를 다졌다. 동시에 본사 실무진과 유럽사무소 직원들은 유럽의 풍력 구조물 제작사들을 샅샅이 찾아다니며 기존에 포스코가 해양플랜트 시장에서 보여준 기술력과 솔루션 마케팅 능력을 적극 어필했다.

▲ 해상풍력타워 하부구조물 (모노파일뱡식). 대형 타워의 하부구조물은 외경이 최대 12m에 달한다. (이미지출처=EEW그룹)

그 결과, 포스코는 2017년 Hornsea 1 프로젝트에 이어 2019년 Hornsea 2 프로젝트까지 수입재로는 이례적으로 전체 수요의 30%에 달하는 철강재를 공급하는데 성공했다. 약 15만 톤의 후판은 지난 1월까지 공급 완료되어 유럽 그린에너지의 새로운 이정표를 세우는데 쓰인다. 포스코는 Hornsea 프로젝트에서의 성과를 토대로 영국 Hohe see, 네덜란드 Fryslan 프로젝트 등 유럽 지역의 대형 해상풍력 프로젝트에도 강재를 공급 중이다.

l 이제 아시아도 해상풍력의 시대, 포스코가 스틸한다

해상풍력시장의 중심축이 최근 아시아로 이동 중이다. 특히 대만의 경우 2025년까지 230억 달러를 투자해 무려 20여 개에 달하는 해상풍력 프로젝트를 진행한다. 이로써 예상되는 강재 수요는 최대 160만 톤. 대만 정부는 해상풍력기 구조물과 부품 등의 자국 생산 비중을 높이고 수입을 최소화하고자 했지만, 자국 업체들은 풍력 구조물을 제작한 경험이 부족해 초기에 많은 시행착오를 거칠 수밖에 없었다. 포스코는 앞선 Hornsea 프로젝트 등 유럽의 해상풍력 시장에서 쌓은 경험을 바탕으로 새롭게 떠오르는 대만 시장을 집중 공략해오고 있다.

▲ 대만에서 진행 중인 주요 해상풍력발전 프로젝트. 이중 7개의 프로젝트에 포스코 스틸 약 16만 톤이 사용된다.

대만의 풍력 구조물 제작사들은 대부분 기존에 조선, 건설업을 영위하다가 풍력발전까지 비즈니스를 확장한 경우가 많다. 때문에 강관 형태의 구조물 제작 경험이 부족한 것이 공통된 특징인데, 이에 포스코는 2019년 초부터 대만의 주요 제작사들을 방문해 그들이 겪고 있는 기술적 문제점을 찾아냈다. 포스코의 안정적인 강재 품질과 공급 능력 외에도, 각 제작사들의 가려운 부분을 긁어주는 노하우를 패키지로 제공하는 솔루션 마케팅을 펼친 것. 실제 조관시 시행착오를 최소화하기 위한 조관시뮬레이션, 항복강도 460MPa 이상의 고강도강에 대한 용접 조건 등 고객마다 필요한 솔루션을 제공하고, 즉각 해결이 어려운 문제는 TFT를 구성해 공동으로 솔루션을 도출해냈다. 내부적으로는 생산능력을 증대시켜 유럽과 아시아에서 동시에 진행되는 프로젝트들의 공급 납기를 모두 완벽하게 맞추는 노력도 병행했다.

▲ 이미지출쳐=Ørsted

포스코는 현재까지 진행된 대만의 Formosa 2(福摩萨2), Yunlin 1&2(雲林 1&2), Greater Changhua(大彰化) 프로젝트 등에 약 16만 톤의 강재 공급 계약을 마쳤다. 강재는 작년 1월부터 순조롭게 공급 중이다. Formosa 2 프로젝트의 경우, 올해부터 상업 가동에 들어가며 Yunlin 1&2, Greater Changhua는 내년까지 건설을 마치고 가동을 시작할 예정이다. 이렇게 해상풍력발전 단지가 모두 자리를 잡으면, 대만의 신재생에너지 발전 비중이 2018년 5%에서 2025년 20%까지 커진다고 한다.

포스코는 대만뿐 아니라 수년 내 큰 성장이 예상되는 미국, 베트남 등의 시장에서도 메인 공급사 자리를 꿰차기 위해 선제적인 마케팅 활동을 활발히 전개 중이다. 그린에너지 시대, 바다 한가운데 부는 바람 속에도 포스코 스틸이 있다.

※ 관련기사 : STEEL Talk 저렇게 큰 바람개비는 어떻게 돌아가나요? 쓰러질까 걱정돼요 ㅠㅠ