우리나라가 설정한 2050 탄소중립 목표를 달성하기 위해서 무(無)탄소 신(新)전원 활용의 필요성이 점차 대두되고 있다. 산업부는 청정수소발전제도(CHPS)를 내년부터 도입하고, 2030년 국가온실가스감축목표(NDC) 40% 달성을 위해 무탄소 연료인 수소·암모니아를 활용한 발전을 확대해 나갈 계획이라고 밝힌 바 있다.

이렇듯 수소 산업의 투자를 본격화하기 위해 청정수소의 정의를 확립하고 청정수소발전의무화제도(CHPS)를 도입하는 움직임이 일고 있다. ‘CHPS’는 RPS*에서 수소발전을 분리해 별도의 입찰 시장을 개설 및 운영하는 것으로, 발전 과정에서 청정수소 사용을 촉진하기 위한 제도라 볼 수 있다. 이를 통해 수소연료전지, 수소터빈, 수소엔진 등 수소경제 활성화가 적극적으로 이뤄질 것으로 보인다.
*RPS(Renewable Portfolio Standards) : ‘신재생에너지 공급 의무화 제도로, 설비용량이 500MW 이상인 발전사업자에게 일정량 이상의 신재생에너지로 전력을 생산하라는 의무를 부여한 제도를 말한다.

l 2050 저탄소 발전의 핵심 매개체, 수소

수소는 화석연료와 달리 고갈될 우려나 지역 편중이 없고, 지구 표면의 70%를 덮고 있는 물에도 가득 들어 있다. 문제는 수소가 바로 대체 에너지로 활용하기 어렵다는 점이다. 다른 에너지원과 비교해서 높은 생산비용이 수반되는데, 수소 기체에는 탄소나 질소, 산소 등 다른 화합물이 포함돼 있어 에너지로 활용하기 위해선 공정 과정이 발생하기 때문이다.

석탄발전 중심의 전력믹스에서 친환경‧무탄소 에너지로의 전환을 요구하는 시점에서, 가스 발전 주요 장비인 가스터빈은 천연가스뿐 아니라 수소 등 다양한 연료로 가동할 수 있어 에너지 믹스로 활용하기 용이하다. 특히 ‘수소혼소 발전’이 탄소중립의 징검다리 역할을 할 현실적이면서 효율적인 전력 생산 방식인데, 가스터빈에 수소와 천연가스(LNG)를 혼합해 연소하는 전기를 생산한다. 기존 LNG발전 가스터빈의 연료를 천연가스에서 수소로 점진적으로 대체해 나간다면 발전 분야 내 이산화탄소 배출량을 획기적으로 감축시키고 미세먼지의 원인인 질소산화물(NOx) 발생도 낮출 수 있는 장점을 갖고 있다. 또한, 기존 10년 이상 노후화된 가스터빈을 수소 혼소 발전 방식에 맞게 개조해 설비 수명까지 늘릴 수 있어 매우 경제적이기도 하다.

이때 연소 중 혼합된 수소량에 비례해 배출되는 이산화탄소량을 저감할 수 있다고 한다. LNG만으로 가스터빈을 돌렸을 때 발생하는 이산화탄소 배출량을 100이라고 봤을 때, 수소혼 소율을 70%까지 높이면 이산화탄소 배출량을 40% 이상 줄일 수 있다. 향후 수소 100%로 터빈을 돌려 탈탄소를 실현하려는 궁극적인 목표를 향한 과도기적 솔루션인 셈이다.

l 수소에너지 시대로의 전환 꿈꾸는 포스코

포스코그룹이 보유한 발전소 설비 전체 용량은 약 6.5GW(기가와트)로, 이를 모두 수소발전으로 전환 시 연간 200만 톤의 수소 수요가 창출된다. 포스코인터내셔널(에너지부문)은 현재 인천지역에 약 3.4GW의 LNG발전소를 운영 중이며, 이중 3, 4호 발전기를 최신의 수소 혼소가 가능한 발전기로 대체해 세계 최초 GW급 상업용 수소혼소 발전소 운영을 계획하고 있다. 현재 개발하는 수소혼소발전은 최대 50%까지 수소 혼소가 가능하며, 20%의 이산화탄소 저감 효과를 가져온다. 안정적인 운영 노하우와 발전터빈 기술사와의 협력을 통해 2027년 3, 4호기를 시작으로 2035년 9호기까지 친환경적인 수소혼소발전 기술을 확대해 나갈 계획이다.

▲ 포스코인터내셔널_통합 포스터

올 초 포스코에너지는 포스코인터내셔널과의 합병을 통해 더욱 탄탄한 LNG 밸류체인을 갖춰 양적 성장은 물론 재생에너지·수소인프라 등 친환경 사업 확대로 질적 성장을 도모할 것으로 보인다. 포스코인터내셔널은 지난 1월 광양 제2LNG터미널 착공식을 열고, 오는 2025년까지 9300억원을 투자해 20만kL급 LNG 탱크 2기(7~8호)와 27만kL급 부두 등을 건립하는 등 에너지 포트폴리오 강화에 나선다.

격변하는 지구 환경 속에서 수소혼소발전의 단계적 적용과 함께 CCUS, 에너지저장장치(ESS) 등 신기술의 사업화 방안을 모색하는 등 지속가능한 사회를 위해 더 나은 가치를 창출할 포스코의 미래가 기대된다.

‘저탄소 친환경 제철 프로세스로의 대전환’ 시리즈에서는 포스코의 수소환원제철기술 개발, 재생에너지 확대, CCS 등 포스코가 ‘2050 탄소중립’ 목표를 달성하기 위해 추진 중인 탄소중립 실행방안을 살펴보고, ‘생존’의 길을 함께 모색해 보고자 한다.

글로벌 신용평가 및 투자 기관들이 기업의 기후변화 대응 노력을 ESG 경영 평가의 중요한 요소로 반영함에 따라, 전력 생산 과정에서 탄소 발생이 적거나 없는 그린 에너지의 중요성이 높아지고 있다.

기업이 사용하는 전력을 100% 재생에너지로 충당하겠다는 RE100(Renewable Energy 100%) 캠페인에 동참하는 기업이 늘고 있으며, 올해 5월 기준 전세계 371개사에 이른다. RE100캠페인에서 인정하는 재생에너지 발전에는 풍력, 태양광, 지열, 바이오매스, 수력 발전이 있다. 탄소 성분이 없는 연료인 수소와 암모니아를 활용해 탄소 발생을 저감하는 발전 기술도 세계 여러 나라에서 연구 개발이 진행 중이다. EU에서는 원자력 발전과 천연가스를 온실가스 감축과 탄소 중립 실현에 필요한 경제 활동 분류 목록인 택소노미(Taxonomy)에 포함시킬지를 두고 논의가 활발하다.

미래에 저탄소 친환경 제철 프로세스가 도입되면, 철강 생산에 사용되는 전력도 그린 에너지로 전환될 수 있을까? 그 가능성을 확인하기 위해서는 먼저 제철소의 전력 사용 현황과 필요한 전력 생산 구조 및 미래의 전력 사용 전망을 살펴본 후, 그린에너지 전환을 위한 포스코의 과제와 노력을 살펴보기로 한다.

l 제철소의 전력 사용 현황

철강생산에는 얼마나 많은 전력이 소요될까? 포스코가 ‘21년 포항과 광양의 제철소에서 사용한 전력량은 약 25TWh(테라와트시)로, 이는 원자로 3기를 합친 발전량에 해당한다. ‘21년 한국전력 통계집에 따른 ‘21년 대한민국 신재생에너지 발전량이 약 39.1 TWh 인 것을 감안하면, 포스코 제철소가 한 해에 소비하는 전력량은 우리나라 연간 신재생에너지 발전량의 약  3분의 2를 차지한다.

하지만 한국전력의 ’21년 전력 다소비 기업 판매실적 순위를 살펴보면, 포스코가 한전을 통해 구입한 전력량은 25TWh가 아닌 3.8 TWh 정도에 불과하다. 이처럼 한국전력의 판매량과 실제 포스코의 전력 사용량이 차이 나는 이유는 제철소가 대부분의 전력을 자가발전을 통해 충당하기 때문이다.

l 제철소의 전력 생산 구조

포스코 제철소의 전력 생산 구조는 전통적인 고로(용광로) 조업 공정을 기반으로 설계되어 있다.

제철소는 주된 발전원으로 제철공정 중에 발생하는 부생가스를 활용하고, 이는 전체 전력사용량의 63%를 차지한다. 부생가스는 석탄을 고로에 넣기 좋게 가공하는 코크스오븐, 석탄과 철광석을 녹여 쇳물을 제조하는 고로와 파이넥스, 쇳물을 정제하는 전로 등의 설비에서 배출되며, 메탄(CH₄), 일산화탄소(CO) 등의 성분을 포함하고 있다. 제철소는 이 부생가스를 전량 회수해 제철공정에 다시 이용하거나, 제철소 내부의 발전시설로 옮긴 후 증기터빈을 돌려 자체적으로 전력을 생산한다.

이 외에도 제철공정 중에 발생하는 폐열을 활용한 폐열회수발전이 10%, LNG발전이 12%를 차지하고 있다.

자가발전 충당과 함께 부족한 전력은 한전으로부터 구입하고, 반대로 남는 전력은 한전에 판매한다. 실제 ‘20년 광양제철소는 유휴 전력을 한전으로 송전한 바 있다. 즉, 제철소는 제철공정을 기반으로 하는 거대한 발전소라고 할 수 있다.

l 저탄소 친환경 제철 프로세스로의 대전환과 그린 에너지 확보의 중요성

제철소의 전력생산 구조가 제철공정과 이어져 있기 때문에, 제철공정이 전기로, 수소환원제철 등 저탄소 친환경 제철 프로세스로 전환되면 자연스럽게 제철소의 에너지 사용에도 큰 변화가 일어난다.

‘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.

그러나 탄소중립 이행을 위해 고로 조업 비중을 줄이고, 전기로 및 수소환원제철 중심의 제철 프로세스로 전환하면 부생가스를 에너지원으로 하는 자가발전의 비중도 줄어들게 된다. 반면 수소환원제철용 유동환원로 등 기존보다 상대적으로 전력사용이 많은 설비가 늘어남에 따라 제철소의 전체 전력 사용량은 증가할 것으로 예상된다.

즉, 기존에는 제철소가 필요 전력의 대부분을 자가발전을 중심으로 안정적으로 해결해 왔으나, 미래에는 자가발전 비중 감소와 전력사용량 증대에 따라 전력생산 과정에서 탄소 발생이 없고 안정적인 그린 에너지 공급의 중요성이 더욱 부각될 것으로 전망된다.

글로벌 철강사들도 안정적인 그린 에너지 확보를 위해 풍력, 태양광 발전과 같은 재생에너지 발전 투자에 직접 뛰어들고 있다.

지난해 다국적 철강회사 아르셀로미탈은 오스테드사와 협력하여 네덜란드에 2GW급 해상풍력단지 조성 계획을 밝혔으며, 중국 보무강철(China Baowu Steel Group)의 자회사인 보무클린에너지는 허난성 서부 도시인 삼문협(싼먼샤, Sanmenxia)에 150MW급의 풍력발전소를 착공했다. 같은 달 인도 타타그룹(TaTa Group)의 자회사 타타파워는 10년간 연 2GW 규모의 태양광 발전 투자 계획을 발표했다.

l 포스코의 RE100 이행 방안

포스코는 재생에너지 100% 사용 제품을 요구하는 고객사가 늘어날 것에 대비해 재생에너지 사용확인서를 확보할 계획이다. 이를 위해 재생에너지 자가발전에 대한 직접 투자를 확대할 계획 계획을 가지고 있으나, 자가발전 확보에도 부족한 재생에너지는  단기적으로 한국형 RE-100제도인 1)녹색프리미엄을 통해 재생에너지를 구매하거나, 2)REC 구매하여 고객사에 제공하는 형태로 RE100 요구에 대응할 예정이다. 중장기적으로는 직접 3)PPA를 추진함으로써 재생에너지를 안정적으로 확보한다는 방침이다.

1) 녹색프리미엄은 기업이 기존 전기요금과 별도의 녹색 프리미엄 비용을 한전에 납부하여 재생에너지를 구매하는 방식으로, 한전이 연초 1회 입찰시장을 개설한다.

2) REC 구매는 재생에너지 공급 인증서(Renewable Energy Certificates)를 에너지공단 거래플랫폼을 통해 구매하는 것으로, 월 2회 수시 구매 가능하다.
REC는 한국에너지공단에서 재생에너지 사용 확인서로 교환하여 고객사에 제공한다. 철강제품의 종류에 따라 사용 전력량이 다르겠지만, 만약 100톤을 생산하는 데 50MWh의 전력이 사용됐다면, 1MWh는 태양광 발전의 경우 1REC에 해당하므로, 50REC를 구매하여 고객사에 제공해야 한다. ‘21년 12월 기준 1REC 시세는 약 4만원이므로, RE100제품 100톤에 약 200만원의 추가 비용 들게 된다.

3) PPA(Power Purchase Agreement)는 기업과 재생에너지 발전사업자가 계약을 맺고 전력을 거래하는 방식으로, 한전을 중개할 경우 제3자 PPA, 발전사업자와 직접 계약할 경우 직접PPA라고 한다. 기업이 재생에너지 발전사업자를 통해 구매한 재생에너지 사용 실적을 한국에너지공단에 제출하면 재생에너지 사용 확인서를 발급받을 수 있다.

l 재생에너지와 무탄소/저탄소 발전 Mix

그런데, 재생에너지만으로 그린 에너지를 안정적으로 공급하는 것이 가능할까? 철강산업의 입장에서 안정적인 전력 수급이 중요한 근본적인 이유는 제철소가 24시간 조업 체제로 운영되기 때문이다. 그러나 한정적인 조건에서만 전력 공급이 가능한 재생에너지 발전은 24시간 쉬지 않고 운영되는 제철소에 안정적으로 전력을 공급하는 데에 다소 한계가 있다.

태양광 발전의 경우, 우리나라는 지정학적 특성상 하루 평균 3.2시간만 최대 효율로 발전이 가능하다. 특히, 적도 부근에 위치한 나라와 달리 일조량이 일정하지 않고, 장마철이나 태풍 등 기상 악화로 장시간 해가 들지 않을 경우 전력 수급이 불안정해지는 리스크가 발생한다.

풍력 발전의 경우, 일반적으로 7m/s 이상의 바람이 불어야만 경제적인 발전이 가능하다고 업계에서는 보고 있다. 그러나 산맥이 많은 우리나라는 불어오는 바람이 막히는 경우가 잦고, 태풍이 없는 유럽 북해나 아시아 내륙 지역과는 달리, 태풍의 주 이동 경로에 해당되는 남서해는 강풍에 의한 블레이드 손상 위험이 있어 불안전한 측면이 있다.

이에 따라, 포스코는 제철소의 안정적인 전력 공급을 위해 재생에너지 발전과 수소/암모니아를 활용한 무탄소(carbon-free) 발전을 동시에 검토하고 있다.

수소/암모니아 발전은 무탄소연료인 수소(H₂) 또는 암모니아(NH₃)를 연소시켜 전력을 생산한다. 수소 또는 암모니아를 LNG 등 화석연료와의 혼합없이 그대로 연소시키면 ‘전소발전’(無탄소), 화석연료와 혼합하면 ‘혼소발전’(低탄소)이라고 부른다. LNG발전에서 수소를 30% 혼합할 경우, 탄소(CO₂)배출을 약 11% 저감한다는 연구결과가 있다. (‘21.11 에너지경제연구원 ‘무탄소 신전원 해외사례 및 정책방향 연구’ 자료보기)

지난달 국회 본회의를 통과하여 올해 12월 시행을 앞두고 있는 ‘수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률'(수소법) 개정안은 수소 발전 시, 연료전지를 통해 수소를 발전부문에 활용하는 기존 방식에서 벗어나, 수소를 발전연료로 직접 태워서 전력을 생산하는 수소가스터빈발전을 포함하고 있다.

철강산업 입장에서 수소는 전력 생산뿐만 아니라 철강 생산에도 없어서는 안 될 필수 연료이다. 탄소 발생이 없는 미래 철강 기술인 수소환원제철에서 수소는 석탄을 대신해 철광석을 환원시키는 환원제로 쓰이기 때문이다.

암모니아(NH₃)는 수소(H₂)와 질소(N₂)의 혼합물로서, 발전용 연료 뿐만 아니라 해외에서 청정수소 도입 시 수소 캐리어(carrier) 역할로도 주목받고 있다. 암모니아의 저장밀도는 수소 대비 1.7배 높고, 끓는점은 -33℃로 수소의 -253℃ 보다 높아 액화가 용이하여 수소보다 효율적인 저장, 운송이 가능하기 때문이다.

수소/암모니아는 혼소발전을 중심으로 기술 개발이 추진되고 있으며, 전 세계적으로 현재 실증 및 상용화 준비 단계에 있다. ‘제1차 수소경제 이행 기본계획’에 따르면 우리나라는 석탄발전의 경우 ‘30년까지 암모니아 20% 혼소발전, LNG발전의 경우 ‘35년까지 수소 30% 이상 혼소발전 상용을 목표로 하고 있다.

한편, 포스코그룹과 한국전력은 지난 5월 29일 ‘수소•암모니아 사업협력 파트너십 구축 양해각서’ 체결하고, ▲국내외 그린•블루수소 생산 프로젝트 공동개발 및 투자, ▲수소 •암모니아 공급 유연성 확보를 위한 물량교환(SWAP), ▲수소•암모니아 혼소 발전 및 CCUS(탄소 포집/활용/저장) 기술개발 등 3가지 분야에서 협력을 추진키로 했다.

포스코그룹은 포스코의 수소환원제철과 포스코에너지의 발전 사업으로 국내 최대 규모의 수소 수요처가 될 것으로 전망되며, 안정적인 내부 수요를 기반으로 적극적으로 외부 판매까지 연계하는 수소 사업 모델을 구축한다는 방침이다. 2030년까지 수소사업에 10조 원을 투자하여 연간 매출 2조 3천억 원, 생산 50만 톤 달성을 목표로 하고 있다. 이후 2040년 300만 톤, 2050년 700만 톤으로 생산 능력을 단계적으로 확대해 국내외 철강, 연료전지, 발전, 충전소 등 대규모 B2B 수요처에 수소를 공급한다는 계획이다.

‘저탄소 친환경 제철 프로세스로의 대전환’ 시리즈에서는 포스코의 수소환원제철기술 개발, 재생에너지 확대, CCS 등 포스코가 ‘2050 탄소중립’ 목표를 달성하기 위해 추진 중인 탄소중립 실행방안을 살펴보고, ‘생존’의 길을 함께 모색해 보고자 한다.

l HyREX와 수소환원제철의 개념

수소환원제철은 화석연료 대신 수소(H₂)를 사용하여 철을 생산하는 혁신적인 기술이다. 석탄이나 천연가스와 같은 화석연료는 철광석과 화학반응하면 이산화탄소(CO₂)가 발생하지만, 수소는 물(H₂O)이 발생하기 때문에, 수소환원제철은 철강 제조과정에서 탄소배출을 혁신적으로 줄일 수 있다.

HyREX(Hydrogen Reduction)는 포스코가 보유하고 있는 파이넥스(FINEX) 유동환원로 기술을 기반으로 가루 상태의 철광석과 수소를 사용하여 쇳물을 제조하는 수소환원제철 기술이다.

l 수소환원제철의 핵심 설비 ‘환원로’ : HyREX는 유동환원로

석탄, 천연가스, 수소의 공통점은 철광석(Fe₂O₃)에서 산소(O₂)를 떼어내는 환원제의 역할을 한다는 것이다. 수소환원제철의 핵심은 바로 수소에 의해 철광석의 환원반응이 일어나는 설비인 ‘환원로’에 있다.

전통적인 제철공정에서 이 환원로의 역할은 ‘용광로’(고로)가 담당한다. 고로 조업은 철광석과 석탄을 사용하기 적합한 형태로 가공해 고로에 넣고 뜨거운 공기를 불어넣으면서 이뤄진다. 뜨거운 공기는 석탄을 연소시키고, 이때 발생되는 일산화탄소 가스는 철광석에서 산소를 떼어내는 환원반응을 일으킨다. 또한, 고로 내부에 발생하는 1,500도 이상의 열은 철광석을 녹이는 용융반응을 일으키며 쇳물을 만든다. 즉, 철광석에서 산소를 떼어내는 환원반응과 환원된 고체 철(Fe)을 녹이는 용융반응이 석탄에 의해 고로 내에서 동시에 이루어지는 것이다.

하지만 수소환원제철공정에서는 환원반응과 용융반응이 고로가 아닌, ‘환원로’와 ‘전기로’라는 두 가지 설비에서 각각 분리되어 일어난다. 먼저 환원로에서 철광석 (Fe₂O₃)을 고온으로 가열된 수소와 접촉시켜 고체 철(Fe)을 제조한다. 이러한 방식으로 제조된 철을 직접환원철(DRI, Direct Reduced Iron)’라고 부른다. 이후 이 DRI를 전기로에 넣어서 녹이면 쇳물이 생산되는 것이다.

수소환원제철의 핵심이 환원로인 이유는 아직 전 세계적으로 100% 수소만을 사용해 DRI를 생산하는 환원로가 상용화되지 않았기 때문이다. 현재 기술로는 석탄 또는 천연가스를 사용하는 과정에서 발생하는 수소를 일부 활용하여 DRI를 생산하는 것이 가능하다. 포스코의 FINEX 기술도 석탄을 사용하는 과정에서 발생하는 수소가 철광석의 환원에 약 25% 사용되고 있다. 포스코는 FINEX에 적용된 유동환원로 기술을 기반으로, 수소를 100% 사용하는 HyREX 기술 개발을 정부를 포함한 국내 철강사들과 함께 추진 준비 중이다. 반면, 유럽, 미국, 중국 등 해외 철강사들은 천연가스(CH₄)를 일산화탄소(CO)와 수소(H₂) 가스로 개질하여 사용하는 샤프트환원로(Shaft Furnace)를 기반으로 기술 개발을 추진 중이다.

포스코는 지난해 10월 세계 최초의 수소환원제철 국제포럼인 HyIS 2021 (Hydrogen Iron & Steel Making 2021)을 개최했으며, 이 자리에서 HyREX 기술을 글로벌 철강사들에 처음으로 선보였다. HyREX에 적용되는 유동환원로는 해외 철강사들의 샤프트환원로 방식과는 철광석의 종류부터 수소와의 접촉방식까지 완전히 차별화된 수소환원제철기술이다. 포스코는 2030년까지 HyREX 기술을 검증함으로써 탄소중립으로 전환되는 미래 글로벌 철강 기술 리더십을 강화하고 그린철강 시대를 주도해나갈 계획이다.

l HyREX ‘유동환원로’와 타 철강사 ‘샤프트환원로’의 차이점

그렇다면, 포스코의 유동환원로와 해외 철강사의 샤프트환원로의 차이점은 무엇일까? 크게 3가지로 나눠볼 수 있다.

첫째, 원료 자체의 차이다. 샤프트환원로는 철광석을 파쇄·선별한 후, 일정한 크기의 구형으로 가공한 펠렛(Pellet)을 사용하나, 유동환원로는 별도의 가공없이 광산에서 채굴한 가루 상태의 철광석을 그대로 사용한다.

둘째, 원료와 수소 환원가스와의 접촉 방식의 차이다. 샤프트환원로는 고온의 환원가스인 수소가 환원로에 안에 쌓여 있는 펠렛의 사이사이 빈 공간을 아래에서 위로 지나가며 펠렛의 환원반응을 일으킨다. 이렇게 환원된 펠렛은 환원로에 들어온 순서대로 DRI가 되어 밖으로 나간다. 환원가스가 펠렛 사이을 원활히 지나가려면 환원로 내 통기성 확보가 중요하기 때문에, 일정한 크기와 강도를 확보할 수 있는 형태인 펠렛으로 철광석을 가공하여 사용하는 것이다.

반면 유동환원로는 고온의 환원가스가 환원로 하부의 분산판을 통해 골고루 분사되어 가루 상태의 철광석을 공중으로 띄워 액체를 혼합하듯이 서로 뒤섞으면서 환원반응을 일으킨다. 이렇게 환원된 철광석 분광은 4단계로 된 계단 형태의 다단환원로를 거쳐 DRI가 되어 밖으로 나간다. 이 같은 접촉 방식의 차이로 인해 유동환원로는 철광석을 펠렛으로 사전 처리하지 않고 분광 그대로 사용할 수 있는 것이다.

셋째, 탄소 배출의 차이다. 일반적으로 펠렛 1톤 생산 시 50~150 kg의 CO₂가 발생한다. 이는 샤프트환원로가 탄소중립을 달성하려면, 펠렛 제조에 사용되는 에너지도 풍력, 태양광 같은 그린에너지를 사용해야 한다는 뜻이다. 반면 철광석 분광을 그대로 사용하는 유동환원로는 펠렛 가공과정에서의 탄소배출을 염려할 필요가 없다.

l 포스코가 HyREX 기술을 개발하는 이유

포스코가 샤프트환원로가 아닌, 유동환원로 기술을 적용한 HyREX 수소환원제철 기술을 개발하는 이유는 크게 원료와 설비기술의 측면에서 나눠볼 수 있다.

먼저, 원료의 측면에서 HyREX는 철광석 분광을 그대로 사용할 수 있기 때문에 원료 확보가 용이하고 생산 원가가 경제적이다. ’20년 기준 전세계 철광석 생산량 18억 톤 중 펠렛 공급량은 4.2억 톤 수준이다. 이는 현재 펠렛 공급량이 전세계 철강 수요를 충족시키지 못하는 상황임을 의미한다. 지난해 12월 국제철원협회(IIMA, International Iron Metallics Association)는 원료 생산에 대한 추가 투자와 제강 기술 혁신 없이는 2030년 DRI용 펠렛 공급 부족사태에 직면할 가능성이 있다고 전망한 바 있다. (관련 기사 보기)

그렇다면 펠렛 생산량을 늘리면 되지 않을까? 여기에도 한계점이 있다. 펠렛은 주로 유럽, 미주에서 적철광 또는 자철광만으로 생산되는데, 이는 전세계 철광석 사용량의 30%에 불과하며, 나머지 70%는 펠렛 제조에는 활용하기 어려운 갈철광이 차지하고 있다. 가격 측면에서도 ’21년 기준 철광석 분광은 펠렛보다 톤당 약 U$85 저렴하였으며, 이는 펠렛을 생산하는 데 분광에 가공처리가 추가로 필요하기 때문이다.

펠렛은 품위에 따라 여러 종류가 있지만, 값싼 저품위 펠렛은 부서져 가루가 발생하고 반용융 상태의 융착물을 생성시킬 수 있어, 통기성을 떨어뜨리고 DRI의 배출이 힘들어질 우려가 있기 때문에 샤프트환원로에는 주로 값비싼 고품위 펠렛이 사용된다.

지난해 7월 글로벌 컨설팅 회사 맥킨지&컴퍼니는 기사(보기)를 통해 고급 원료의 제한된 생산이 철강산업의 그린 전환을 방해할 수 있다는 우려를 표명하기도 했다. 펠렛 생산국의 자국 소비량을 제외한 해상물동량 1.1억 톤 중 DRI를 생산할 수 있는 고품위 펠렛이 4,900만 톤에 불과한 것을 감안하면, 앞으로 철강사들의 고품위 펠렛 확보 경쟁은 더욱 심화될 것으로 보인다.

다음으로 설비기술의 측면에서, 유동환원로는 샤프트환원로 대비 환원로의 온도 제어에 유리하다. 환원로의 열이 부족해지면 철광석은 환원불량을 일으키기 때문에, 수소환원제철에서 환원로의 온도 제어 기술은 매우 중요하다. 석탄이나 천연가스와 같은 화석연료를 이용한 철광석의 환원반응은 자체적으로 열을 발생시키는 발열반응이 일어나지만, 수소는 철광석과 접촉 시 주변의 열을 흡수하는 흡열반응이 일어나기 때문에 환원로 내부의 열은 쉽게 부족해진다. 즉, 온도 저하로 환원불량이 일어나지 않도록 외부에서 환원로에 열을 지속적으로 공급하고 제어해줘야 하는 것이다.

환원로의 열은 산소와의 반응열로 뜨겁게 데워진 고온의 수소 환원가스를 통해 공급되는데, 유동환원로는 여러 개의 반응기가 계단 형태로 구성된 다단환원로로 이루어져 각각의 반응기 별로 산소 추가 투입을 통한 온도 제어가 가능하고, 반응기 하부뿐만 아니라 벽부에서도 가열이 가능하기 때문에 900℃ 이하의 환원가스 주입 만으로도 충분한 환원반응이 가능하다. 반면 샤프트환원로는 단일 환원로로 이루어져 하부에서 주입되는 환원가스의 열로만 환원로 전체의 온도를 제어해야 하기 때문에 환원로 상부의 온도가 저하되기 쉬워 1000℃ 이상 고온의 환원가스 주입이 필요하다.

글로벌 철강사들은 현재 천연가스를 환원제로 쓰는 샤프트환원로에 일부 수소를 부가하는 방식의 수소환원제철 기술을 개발하고 있다. 샤프트환원로는 천연가스 개질 방식과 조업 압력에 따라 크게 두 종류로 나뉜다. 다국적 철강기업 아르셀로미탈(ArcelorMittal)은 전세계 DRI의 60%를 점유하여 비교적 조업안정성이 높으나 설비투자비가 높은 미드렉스(MIDREX) 방식을, 스웨덴의 SSAB와 독일 잘츠기터(Salzgitter)는 설비투자비가 낮고 설비매몰비가 적어 상대적으로 수소전환에 유리한 에너지아이언(Energiron) 방식을 채택했다. 이중 SSAB는 지난해 *하이브리트(HYBRIT) 프로젝트를 통해 시간당 1톤 규모의 DRI를 파일럿 단계에서 생산하기도 했다.

*HYBRIT(Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) 프로젝트: 스웨덴 철강업체 SSAB, 철광석 생산기업 LKAB, 에너지 기업 바텐발(Vattenfall)이 합작해 그린스틸 생산을 추진 중인 프로젝트

국제에너지기구(IEA)는 ’20년 10월 보고서(보기) 에서 2030년 수소환원제철 상용화 전망에 대해 샤프트환원로를 100% 수소로 전환하기 위해서는 환원로의 열 부족과 원료 제한을 극복하는 기술 개발에 상당한 기간이 소요될 것으로 예상했다.

l HyREX 기술 상용화 계획

포스코는 정부 및 국내 철강사와 협업하여 2028년까지 포항제철소에 연산 100만 톤 규모의 시험설비를 건설하여, FINEX 유동환원로 기술을 기반으로 한 수소환원제철 기술인 HyREX 기술의 상업화 가능성을 확인할 예정이다. 이는 기존 FINEX 유동환원로의 일산화탄소(CO)에 수소가 일부 혼합되어 있는 방식을 100% 수소로 전환하기 위해, 유동 환원 조업이 기존 FINEX와 어떻게 다른지 기술적으로 확인하는 것을 의미한다. 또한 수소환원제철 전용의 新전기로 공정 기술 개발도 추진된다. 화석연료로 만든 DRI는 침탄반응에 의해 탄소가 소량 함유되어 있다. DRI에 탄소가 함유되면 철(Fe)의 녹는점이 1538℃에서 200~300℃ 낮아져서 용융이 쉬워진다.  반면 100% 수소로 생산한 DRI에는 탄소가 전혀 함유되어 있지 않아 상대적으로 용융이 어렵기 때문에, 수소환원제철을 완성하기 위해서는 기존 전기로와는 다른 새로운 형식의 전기로 기술 개발이 요구된다.

포스코는 ’92년 FINEX 기술 개발을 시작하여, ’07년 상용화 이후 현재까지 파이넥스 공장에서 누계 3천 4백만 톤의 쇳물을 성공적으로 생산하고 있다. 일반적으로 기술의 개발 단계는 Lab(컨셉검증)-Pilot(연속공정검증)-Demo(상용화검증) 단계를 거쳐 상용화 확대로 이어지는데, 포스코는 FINEX 공정 개발과정 중 확보한 기술과 경험을 활용하여, Pilot 단계 없이 2025년부터 Demo 단계에 돌입, 2030년까지 HyREX 기술을 검증할 계획이다. 또한 2050년까지 포항·광양 제철소의 기존 고로 설비를 단계적으로 수소환원제철로 전환하여, ‘2050 탄소중립’을 달성할 계획이다.

어느덧 더운 여름이 지나고 선선한 가을바람이 느껴지는 요즘! 천고마비의 계절인 가을이 되면 어김없이 하게 되는 고민은 바로 다이어트 일 것이다. 그런데 잠깐! 나의 몸을 위한 다이어트도 중요하지만, 더 중요한 다이어트가 있다. 바로 지구를 위한 ‘탄소 다이어트’다.

우리가 여름 동안 사용했던 에어컨과 겨울에 트는 히터는 물론, 매일 사용하는 스마트폰, 엘리베이터 그리고 편리하게 이동이 가능한 자동차와 버스 탑승까지! 우리가 평범하게 생각했던 이 모든 행동에서 이산화탄소가 다량 발생한다. 이렇게 발생된 이산화탄소는 과도할 경우, 지구의 온도가 높아지게 되고 지구 온난화 현상으로 인하여 이상기후 및 각종 자연재해가 발생하는 원인이 된다.

그렇다면 일상 속에서 실천 가능한 탄소 다이어트 방법은 무엇이 있을까? 오늘은 우리의 일상 속에서 실천 가능한 탄소중립 활동에 대해 함께 알아보도록 하자!

1. 잠시 자리를 비울 땐 컴퓨터도 휴식을!

직장인들이 가장 많은 시간을 보내는 곳은 집이 아닌 사무실 일 것이다. 그런데 사무실에서 무심코 해왔던 행동이 사실 탄소 배출이 가장 많았다는 걸 상상이나 했을까?

사무실에서 근무하는 직장인은 하루 중 컴퓨터 모니터 앞에서 보내는 시간이 많다. 업무시간을 제외하고 점심시간과 회의 때문에 잠시 자리를 비워야 할 경우 화면 절전 기능을 사용해 보자.

컴퓨터의 사양과 브랜드에 따라 다르긴 하지만 조사에 따르면 컴퓨터와 모니터의 평균 소비전력은 160W이다. 만약 전국의 모든 컴퓨터를 1시간 동안 켜놓기만 해도 480만 kWh의 전력이 낭비되며, 200만 kg 이상의 이산화탄소가 발생한다. 즉, 우리가 잠시 자리를 비울 때 컴퓨터를 그대로 켜두게 되면 전력이 지속적으로 소비가 되기 때문에 전력 낭비는 물론, 온실가스도 배출이 되고 이 온실가스로 인해 지구의 환경오염을 초래할 수 있다는 이야기다.

이외에도 컴퓨터를 사용하지 않을 때 컴퓨터 본체와 모니터를 절전모드로 자동 전환 시켜주는 프로그램을 활용하는 것도 방법이 될 수 있겠다.

2. 귀차니즘을 덜면, 환경오염도 줄일 수 있다.

환경을 위해 생활 속에서 가장 기본적으로 지키고 있는 것이 있다면? 바로 분리수거 일 것이다. 하지만 주변에 의외로 분리수거를 할 때 고민이 된다는 사람이 많다. 캔, 유리병, 플라스틱, 종이 등을 분리만 해서 버린다고 올바른 방법은 아니기 때문이다.

실제로 재활용품을 수거해 보면 제대로 분리수거가 되어있지 않아 재분류하고 세척하는데 드는 세금이 많이 들어간다고 한다. 이렇듯 분리수거가 잘되지 않고 있는 점이 안타깝다. 그럼 올바른 분리수거 방법은 무엇일까?

아래 4가지는 분리수거 시, 반드시 기억해야 할 기본 of 기본사항인 만큼 꼭 참고하자.

이외에 많은 사람들이 헷갈리는 것들이 바로 스티로폼 처리 방법인데 스티로폼은 흰색 스티로폼만 플라스틱으로 분류된다고 한다. 그리고 가전제품 포장에 사용된 스티로폼은 구입한 곳에서 반납이 가능하다.

최근 온라인으로 장을 보는 사람들이 많아지면서 아이스팩의 사용도 증가하였다고 한다. 특히 일반적으로 흔히 쓰이는 젤 아이스팩은 자연분해와 소각이 어렵기 때문에 하수구나 변기에 버리게 될 경우 환경오염을 유발할 수 있다. 이 때문에 젤 아이스팩은 포장을 뜯지 않고 통째로 일반 종량제 봉투에 넣어 버려야 하고 물•전분을 사용한 친환경 아이스팩은 내용물을 비운 후 비닐류로 분리배출해야 한다.

유리병도 재사용 유리병과 재활용 유리병으로 구분된다고 한다. 재사용 유리병은 추가 가공 없이 그대로 재사용이 가능한 유리병으로 소주병, 맥주병 등이 있고 재활용 유리병은 유리 분리배출 표시가 되어있다. 또한 도자기로 만든 병은 재활용이 되지 않으니 종량제 봉투에 담아 버려야 된다는 점 잊지 말기로 약속!

3. 디지털 탄소발자국 지우기, 어렵지 않아요.

한번쯤 ‘디지털 탄소발자국’이란 말을 들어본 적이 있을 것이다. 디지털 탄소발자국이란 디지털기기를 사용할 때는 물론, 인터넷-데이터 사용, 대기전력 등을 소비하는 전 과정에서 발생하는 것을 말한다.

대표적으로 스마트폰과 컴퓨터를 예를 들 수 있는데, 스마트폰을 사용해서 전화나 문자를 하거나 데이터를 사용해 음악을 듣고 동영상을 시청하는 것만으로도 이산화탄소 배출량이 발생한다고 한다. 게다가 요즘은 SNS 사용이 확대되면서 데이터 이용이 급증했고 이로 인해 디지털 탄소발자국도 스마트폰이 보급되기 전보다 3배 이상 급증하였다고 한다.

물론, 현대사회에서 디지털 기기를 사용하지 않고는 생활이 어렵다. 하지만 조금의 수고로움을 감내한다면 디지털 탄소발자국을 줄일 수 있는 점을 기억하자.

오늘 슬기로운 탄소중립 생활 4편에서는 지구를 위한 탄소 다이어트를 할 수 있는 방법에 대해 알아보았다. 그동안 ‘나 하나쯤이야’ 하고 대수롭지 않게 넘어갔던 일들이지만, 조금의 귀찮음만 감내한다면 이렇게 탄소 절감의 효과로 이어질 수 있다는 사실이 놀랍다.

탄소중립 생활은 생각보다 거창하지 않다. 이번 가을은 우리 모두 나와 지구를 위해 탄소 다이어트를 실천하는 프로 다이어터가 되어 보는 건 어떨까?

얼마 남지 않은 민족 대명절 추석! 오랜만에 만나는 반가운 친척, 가족들과 함께하는 너무 소중한 우리 민족의 대표적인 고유 명절이다. 또한 추석에는 맛있는 음식까지 마음껏 즐길 수 있어 벌써부터 설레는 마음을 감출 수 없다.

매년 돌아오는 추석이지만 이번 추석은 좀 더 특별하게 보내보자! 바로 가족들과 함께하는 탄소중립 생활로 말이다. 그럼 오늘은 추석 동안 가족들과 함께 실천이 가능한 탄소중립 생활에 대해 함께 알아보자!

1. 귀성•귀경길은 대중교통으로!

환경오염을 막을 수 있는 방법으로 가장 먼저 떠오르는 것은 아마 대중교통을 이용하는 것이 아닐까 싶다. 지구는 온실가스로 인한 지구온난화로 기후변화가 가속화되고 있어 온실가스 배출량을 줄이는 노력은 필수이다. 하지만 대부분의 사람들은 대중교통보다는 승용차를 타고 이동하는 경우가 많고 이로 인해 명절의 경우 온실가스의 배출량이 평소보다 높게 나타난다고 한다.

승용차 대신 KTX를 이용할 경우 약 10배가 넘는 이산화탄소 줄일 수 있다고 하니 이번 추석에는 가족들과 함께 기차와 버스를 타고 이동하는 것을 권장한다.

하지만, 승용차 밖에 없는 상황이라면 ‘에코 드라이브’에 도전해보자. 에코 드라이브란 우리말로 친환경 경제운전을 뜻한다. 운전자가 자동차의 특성을 이해하고 순리대로 운전해 에너지를 절약하고 이산화탄소도 줄이자는 취지이며, 경제운전은 운전자의 의지가 중요하고 올바른 운전 습관을 갖는 데 의의가 있다. 그렇다면 에코 드라이브를 위해선 어떤 점을 명심해야 할까?

2. 먹을 만큼만 준비하는 명절음식!

오곡백과가 익어가는 가을 한가운데 맞이한 추석에 빼놓을 수 없는 것이 다양한 추석 음식들이다. 송편은 물론, 녹두전과 다양한 전들 그리고 남녀노소가 좋아하는 갈비찜까지! 게다가 이 맛있는 음식들을 오랜만에 만난 가족들과 함께 먹으니 벌써 마음은 물론, 내 속까지 풍성해지는 느낌이다.

하지만, 풍성하게 차린 식탁이 먹고 즐기기엔 좋지만 환경에는 그리 좋은 일이 아니다. 추석 동안의 탄소중립 실천을 위해서는 먹을 만큼만 조리하고 음식을 남김없이 먹는 것이 중요하다. 이유는 음식물 쓰레기에서도 20g당 17.3g의 탄소가 발생되기 때문이다. 또한 많은 재료로 요리를 할 때 발생하는 에너지도 환경오염에 영향을 미치는 요인이다. 그러니 마음은 풍족하게 준비하되, 음식은 먹을 만큼만 만들어 음식물 쓰레기가 발생하지 않도록 하자.

이 외에도 명절을 맞아 산소에 방문 했을 시, 어쩔 수 없이 나무젓가락이나 종이컵 같은 일회용품을 사용하는 경우가 있다. 종이컵과 나무젓가락 같은 일회용품을 소비하는 것은 우리의 소중한 자원은 물론 일회용품을 만들 때마다 탄소를 배출하기 때문에 환경을 위해 되도록이면 사용하지 않는 것이 좋다.

3. 저탄소 인증마크를 확인하세요!

명절에 빠질 수 없는 과일이라 하면 무엇이 먼저 생각나는가? 보통 사과와 배를 생각하기 쉽다. 가을이 제철인 사과와 배는 차례상은 물론, 추석 선물용으로 특히 인기 있는 과일이기도 하다. 탄소중립이 생활화가 된 우리는 그냥 지나칠 수 없지! 과일을 고를 때도 탄소중립을 할 수 있는 방법을 알아보자!

농업에서 발생하는 온실가스로 인한 환경문제를 빼놓을 수 없는데, 이런 문제를 줄이기 위해서는 저탄소 농법으로 생산된 채소나 과일을 구매하는 것이 착한 소비이자 환경을 생각하는 일이다.

저탄소 농산물을 구별하는 법은 간단하다. 마트나 시장에서 한 번쯤 본 경험이 있을 것이다. 바로’저탄소 인증마크! 저탄소 농산물에는 인증마크가 표시되어 있는데, 인증마크에 쓰여있는 low carbon은 안심농산물을 대상으로 저탄소 농업기술*을 적용해 생산된 우리나라 농산물에 부여하는 인증제도로 GAP인증을 받은 안심농산물을 말한다.
^*저탄소 농업기술: 농업 생산 전반에 투입되는 비료, 농약, 농자재 및 에너지 절감을 통해 온실가스 배출을 줄이는 영농방법 및 기술.

▲ 국가인증농식품 저탄소 농축산물 인증제도 마크이다.

저탄소 과일이라고 맛이 없을 거란 편견은 버리자. 맛은 물론, 환경을 생각하는 저탄소 과일으로 지구를 살리는 일에도 동참한다면 이보다 뜻 깊은 일이 있을까?

또한 추석 선물 시, 불필요한 포장을 줄이고 재활용이 가능한 종이박스를 가급적 사용하는 것을 추천한다. 그리고 냉장/냉동 제품일 경우, 일반쓰레기로 분류되는 보냉팩 대신 분리수거가 가능하고 쉽게 버릴 수 있는 보냉팩을 사용한다면 불필요한 자원 낭비를 줄일 수 있다.

오늘은 슬기로운 탄소중립 생활 3편에서는 환경을 생각하는 뜻 깊은 ‘추석’을 보낼 수 있는 방법에 대해 알아보았다. 너무 당연하지만 실천할 기회가 없었다면 이번 추석, 가족들과 함께 탄소중립 생활을 실천해 보는 건 어떨까?

추석은 가을의 달빛이 가장 좋은 밤이라는 뜻으로 달이 유난히 밝은 좋은 명절이라는 의미를 갖고 있다. 이번 추석은 가족들과 함께 마음만큼은 보름달보다 더 풍성한 연휴를 보내자!

전 세계적 과제인 탄소중립! 세계 각국은 2050년까지 탄소중립 달성을 위한 여러 노력을 이어가고 있다. 우리나라도 2030년 온실가스, 2017년 대비 24% 감축 및 2050년 ‘완전 탄소중립’이라는 목표를 내걸었다.

앞선 [슬기로운 탄소중립 생활 1편]에서 언급했듯이, 지구의 기후변화와 지구온난화 문제를 해결하기 위해선지구의 온도 상승을 산업화 이전 대비 1.5도씨 이내로 유지해야 하고, 이를 위해선 반드시 탄소 배출량을 줄여야 한다. 하지만 현재 세계의 에너지 시스템은 화석연료에 의존 중이며, 화석연료는 탄소 배출의 가장 큰 원인으로 꼽힌다. 즉, 탄소중립을 위해서는 화석연료가 아닌, 신재생 에너지를 생산하여 대체할 수 있어야 한다.

탄소중립은 국가와 기업들만의 과제일까? 탄소중립은 국가 차원의 정책과 노력도 중요하지만 개인의 노력도 매우 중요하다. 그렇다면 ‘탄소중립 습관화’를 위한 일상 속 작은 실천들은 어떤 것이 있을지 알아보자.

1. 따르릉~ 자전거가 나갑니다!

우리나라는 대중교통이 편리하게 잘 갖춰진 대표적인 나라이다. 또한, 서울시는 공유 자전거 대여소를 시내 곳곳에 설치해 시민들이 언제든 자전거를 이용해 편리하게 원하는 목적지까지 이동할 수 있도록 지원하고 있다.

공유 자전거 이용방법은 간단하다. 홈페이지에 접속하여 본인의 위치를 연동시키면 현재 자신의 위치와 인근 자전거 대여소가 동그란 점으로 표시되어 보인다. 혹시 공유 자전거를 처음 이용한다면 비회원으로 진행, 이용권을 구매한 후 휴대폰으로 전송된 대여번호를 자전거 단말기에 입력해서 사용하면 된다.

이제 가까운 거리는 건강과 환경을 생각하는 마음으로 자전거를 이용해 보자! 일주일 중 하루만 자동차를 타지 않아도 연간 약 445kg의 이산화탄소를 감소시킬 수 있다고 한다. 내가 살짝 불편한 것이 우리의 환경을 위하는 길이라는 점, 메모 또 메모!

2. 환경오염은 이제 그만! 이제 전기차로 환승하세요

작년 정부는 2050년 탄소중립 추진전략을 발표했다. 버스와 택시, 화물차 등 상용차를 중심으로 친환경차 전환을 지원하고 2,000만 세대에 전기자동차 충전기 보급 및 수소충전소 2,000여 곳을 구축한다고 밝혔다.

▲서울시의 하늘색 전기택시 (출처:서울시 홈페이지)

이러한 노력 덕분인지, 요즘 거리를 거닐 때면 전기차 택시를 어렵지 않게 볼 수 있다. 예전이라면 “와~ 저게 전기차 택시구나!” 하고 신기했겠지만, 이젠 더 이상 낯선 풍경이 아니다.

서울시는 지난 상반기 1만 1,779대의 전기자동차를 보급한 데 이어 올 하반기에는 1만 1,201대를 추가로 보급할 예정이다. 친환경 택시는 일반 승용차에 비해 온실가스 감축 효과가 크기 때문에 대기 환경 개선에 큰 도움이 된다. 소음과 진동이 적어 장시간 차를 운전하는 택시 운전기사는 물론, 시민들의 스트레스도 완화할 수 있어 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

현재 시민들의 높은 관심과 인기로 전기 승용차 및 전기 화물차의 상반기 보조금은 100% 접수가 완료됐다. 하반기 보조금은 지난 7월 28일부터 접수를 시작하였다. 친환경 전기 택시 또한 3차 보급을 시작하였다고 하니, 관심이 있다면 아래 홈페이지에서 정보를 확인해보는 것을 추천한다.

▲환경부 저공해차 통합누리집 홈페이지(ev.or.kr)

이 외에도 일반 시민들의 경우 전기자동차를 구매 시 구매보조금을 지원하는 정책도 시행 중이다. 저렴한 연료비는 물론, 탄소 배출 저감효과까지 있는 전기차로 환승해보는 건 어떨까?

3. 그린모빌리티 시대, ‘e Autopos’ 와 함께!

자동차 산업에도 역시 친환경 이슈가 대두되고 있다. 포스코는 지난 1월 친환경차 시장을 선도하겠다는 목표에 따라 친환경차 •솔루션 통합 브랜드인 ‘e Autopos’ 를 론칭했다.

e Autopos는 포스코의 친환경차 제품 솔루션 통합 브랜드로 쉽게 설명하자면, 전기차와 수소차에 쓰이는 포스코의 철강 및 이차전지소재 제품과 이를 활용하는 고객 맞춤형 솔루션 패키지를 말한다. 친환경(eco-friendly), 전동화(electrified)를 뜻하는 ‘e’, 포스코의 솔루션을 뜻하는 ‘AUTOMOTIVE SOLUTION OF POSCO’를 합쳐 ‘e Autopos’라 이름 붙였다.

e Autopos 솔루션은 친환경차의 차체와 섀시부터 구동모터, 배터리팩, 수소연료전지에 이르기까지 다양하다.

환경을 지키기 위해서는 자동차를 가볍게 만들어야 한다. 이유는 자동차가 무거울수록 에너지 소모량이 늘어나고 이에 따라 온실가스 배출도 증가하기 때문이다.

포스코는 ‘기가스틸’을 사용한 포스코 고유 전기차 차체 솔루션인 PBC-EV(Posco Body Concept for Electric Vehicle)을 개발하였고, 이를 통해 기존 동일 크기의 내연기관 차량대비 약 30%의 경량화를 달성하기도 했다.

이 외에도 e Autopos 차체 솔루션에는 포스코의 첨단 강종이 다수 포함되어 있어 안전성 확보는 기본이고 가볍고 튼튼한 차체와 섀시는 에너지 소모량을 줄여 깨끗한 환경을 만드는데 도움이 된다.

고객들의 안전은 물론, 환경까지 생각하는 포스코의 노력! 앞으로 다가올 그린모빌리티 시장에서의 포스코의 활약을 기대해도 좋을 것 같다.

“일상의 편리함만 추구하지 않고, 조금의 불편함을 감수하는 것이 바로 자연을 위하는 길이다.”라는 말처럼 탄소중립의 실천의 핵심은 자발적인 참여에 있다. 사소하다고 생각하는 일상 속 노력이 환경보호를 위한 시작임을 가슴에 새겨보자. 그럼 슬기로운 탄소중립 생활 3탄에서는 환경을 생각하는 저탄소 친환경 제품에 대해 알아보도록 하겠다.

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 저탄소, 친환경, 그리고 포스코

요즘 글로벌 트렌드 키워드는 ‘저탄소’다. 지구온난화 속도를 늦추기 위해 190여 개국은 2015년 12월 파리기후협정을 맺었다. 우리나라를 비롯한 이들 국가는 지구 평균 온도가 2℃ 이상 상승하지 않도록 2020년 이후 온실가스양을 단계적으로 감축할 것을 자발적으로 약속했다.

자동차는 물론 건축물, 가전, 식품까지 우리 생활과 관련된 거의 모든 분야에서 제품의 친환경성은 성능 못지않게 중요한 요소가 됐다. 이렇게 전 세계가 탄소를 적게 쓰는 사회를 지향하게 되면서 새로운 흐름이 생겨났다. 소비자가 구매하려는 제품의 친환경성을 따지게 되자, 제조사들이 공급사에 소재의 환경정보 공개를 요구하기 시작한 것이다.

이렇게 전 세계적인 저탄소 친환경 트렌드에서 철강 산업은 멀리 떨어져 있다는 오해를 받곤 한다. 철광석에서 철 성분을 뽑아내려면 탄소를 함유한 석탄을 환원제로 써야 하기 때문이다.

그런데, 최근 포스코가 생산하고 있는 전 제품군이 환경부로부터 ‘환경성적표지’ 인증을 받았다. 그중에서도 후판과 열연 제품은 ‘저탄소 제품’ 인증 기준까지 충족했다. 여기에 담긴 의미는 무엇일까?

(1) 모든 제품에 대해 자신 있다는 것

환경성적표지(EPD, Environmental Product Declaration)란 제품의 환경정보, 즉 제품이 생산→유통→사용→폐기되는 전 과정에서 환경에 미치는 영향을 숫자로 계량화하여 보여준다. 환경부는 2001년부터 환경성적표지 인증제도를 실시하고 있다. 기업의 제품과 서비스의 환경 영향을 자발적으로 공개함으로써 지속적인 환경개선을 유도하기 위해서다.

환경성적표지는 어느 한 제품이 태어나고 사용되고 마지막으로 폐기될 때까지, 이산화탄소 등 온실가스와 관련된 탄소발자국(Carbon Footprint)을 포함해 물, 오존층, 산성비 등 환경 지표에 얼마나 영향을 주는지를 총체적으로 따진다. 환경성적표지를 인증받으려면 무려 7가지 범주에 대한 환경 영향을 객관적이고 투명하게 공개해야 한다. 결국 환경성적표지를 갖고 있다는 것은, 그 기업이 ‘우리는 제품 생산과정에서의 에너지 효율 개선과 지속적인 생산성 향상을 위해 노력하고 있음’을 자부한다는 뜻이다.

포스코는 올해 1월 국내 최초로 후판, 선재, 도금강판(HGI), 기가스틸(980DP), 고내식강판재등 5개 제품군, 이어 10월 24일 열연, 냉연, 전기강판 등 8개 제품군을 심사받고 포항·광양의 양 제철소에서 생산하고 있는 모든 철강 제품군에 대해 환경성적표지 인증을 획득했다. 그 의미는, 모든 철강 제품의 환경정보를 공개할 만큼 생산공정을 친환경적으로 운영하고 있다는 것이다.

(2) 저탄소를 ‘객관적으로’ 실현하고 있다는 것

포스코 전체 생산량의 40% 이상을 차지하는 열연과 후판 제품은 환경부로부터 ‘저탄소 제품’ 인증까지 획득했다*. 저탄소 제품은 탄소 배출량이 동종 제품 평균보다 낮거나, 공정 효율 개선을 통해 온실가스를 4.24% 이상 자체 감축한 제품에 주어진다. 이 두 제품이 줄인 온실가스는 얼마나 될까?
* 후판은 인증 완료(2019년 7월), 열연은 인증조건을 충족하여 인증 획득 예정(11월)

환경부 산하 한국환경산업기술원의 통계에 따르면, 포스코가 생산한 열연과 후판의 1톤당 탄소 배출량은 동종 제품 평균과 비교했을 때 각각 약 6%, 약 4% 낮았다.

2018년 국내에 판매된 포스코의 열연 및 후판 제품량을 기준으로 계산해보면, 이들 제품 사용에 의한 온실가스 감축량은 연간 113만 톤 수준이다. 같은 해 우리나라 저탄소 제품 475개가 감축한 온실가스양이 866만 톤이었던 것과 비교하면, 내년부터는 철강 제품 2개가 13%를 추가로 줄일 수 있게 되는 것이다.

이는 30년생 소나무 약 1억 7,000만 그루가 연간 흡수하는 이산화탄소량이다. 단순한 이론적 효과가 아니라 객관적인 데이터에 근거한 수치다. 측정할 수 있기에 개선할 수 있다. 포스코는 향후에도 환경성적표지와 저탄소 제품이라는 ‘제도’를 통해 철강의 환경 영향을 스스로, 객관적으로 분석하고 개선해 나가는 것이 가능하다.

(3) 고객사의 가치까지 함께 높여준다는 것

포스코가 환경성적표지와 저탄소 제품 인증을 받은 게 포스코에게 말고 또 무슨 의미가 있을까?

제품 라이프사이클 전 과정에서 기업의 환경성과를 평가하고 투명하게 공개하는 환경성적표지 제도는 현재 전 세계에 확산되고 있다. 환경성적표지와 저탄소 제품 인증을 획득한 자재를 적용한 건축물은 친환경 가점을 받기도 한다.

국내에서는 녹색건축인증(G-SEED) 평가 시, 인증 획득 자재를 사용한 건축물에 가점을 준다. 친환경 건축물로 인증을 받으면 지방세 감면이나 건축물 기준 완화, 환경개선부담금 경감 등의 혜택이 있기 때문에 건축주가 환경성적표지 또는 저탄소 제품 인증 자재를 사용하게끔 유도하는 것이다. 이렇게 친환경 지향적인 제도들을 연계함으로써 포스코 고객사의 친환경 가치가 함께 높아지게 된다.

특히 지난해, 포스맥과 기가스틸은 국내 최초로 미국으로부터 환경성적표지 인증을 받아 포스코의 친환경 경쟁력을 더욱 높였다. 고강도강인 기가스틸은 일반 강판보다 얇아도 같은 강도를 구현하기 때문에 차체를 가볍게 만들어 연비를 향상시키고 온실가스 배출량을 줄이는 효과가 있다.

미국 에너지부의 통계에 따르면, 자동차의 중량이 10% 줄면 연비가 6~8% 개선된다. 그만큼 이산화탄소 배출량이 줄어드는 셈이다. 고강도강으로 제조한 승용차를 매년 1만 9,000km씩 10년간 탄다면 CO₂ 약 1.8톤을 감축하는 효과가 있다.

이 밖에도 환경성적표지 인증을 받은 포스코의 에너지 고효율 전기강판(Hyper NO)은 전기차 모터에 적용돼 연비와 자동차 성능을 동시에 향상시키는 핵심 소재이기도 하다. 결국 환경친화적인 철강재가 적용된 제품을 구매하는 최종 고객인 ‘우리’ 역시 저탄소 선순환 생태계를 더욱 단단하게 만드는 데 기여할 수 있다.

인류에게 ‘탄소제로’란 불가능한 이야기다. 자동차, 에어컨, 심지어 세제와 화장품까지, 우리가 누리고 있는 많은 편리함은 필연적으로 탄소를 배출할 수밖에 없기 때문이다. 그래서 삶의 편의를 지키면서도 탄소배출을 줄이는 저탄소 트렌드가 현실적인 대안이 될 수 있다. 제철소는 공정 특성상 석탄 사용을 피할 수 없지만, 철강은 우리 생활에 없어서는 안 될 존재이기에 포스코는 누구보다도 책임감 있게 탄소 저감에 앞장서 왔다. 포스코는 국내 철강 산업의 대표주자로서 철강업계 전반에 환경인증 문화를 확산시키고, 철강을 통한 저탄소 생태계를 만들어나가는 데 지속 노력할 계획이다.