강초록이 오늘 김철석을 만나 같이 저녁을 먹기로 했는데요. 약속 시간 2시간 전… 갑자기 철석이에게 톡이 왔네요. “오늘은 에너지가 고갈돼서 못 나가겠다. 내일 볼까?” 에잇, 파투 났네요.

그런데 문득 ‘에너지’라는 이야기에 호기심이 생깁니다. 우리 몸의 에너지 원천은 물과 소금이라는데, 우리 일상을 돌아가게 하는 에너지의 원천은 뭘까요. 당장 석탄과 석유부터 떠오르는데요. 가장 많이 사용되지만 친환경과는 거리가 좀 멀잖아요? 초록창을 열어 검색해보니 그다음으로 우리가 많이 쓰는 게 LNG(Liquefied Natural Gas)라고 합니다. 그리고 ‘친환경’이라는 표현도 눈에 띄네요?

l 대세 에너지원으로 급부상하는 액화천연가스 LNG,

너 혹시 LNG에 대해서 좀 알아? LNG는 지하에 있는 천연가스를 채굴해서 액화시킨 거잖아. 근데 앞으로 LNG가 제2의 에너지원이 된다는 이야기가 있던데, 사실이야?

응 좀 알지. 우리 포스코 고객사들 중에 LNG선박, LNG탱크, LNG기자재를 제작하는 기업이 다수 있거든. 네 말대로 LNG가 앞으로 ‘대세’ 에너지원이 될 거래. 실제로 국제에너지기구 IEA(International Energy Agency)가 “향후 LNG가 석탄을 제치고 원유 다음으로 지배적인 에너지원이 될 것”이라고 발표하기도 했고. 2019년 세계 LNG 수요는 2018년보다 12.5% 증가한 3억 5,900만 톤을 기록했고 2040년에는 7억 톤으로 증가한다는 예측도 있어.

이유가 뭘까?

환경, 안전성이 키워드야. 이제 우리는 친환경적이지 않은 제품, 기술들과는 서서히 헤어지고 있잖아. 그간 에너지원으로 가장 많이 사용한 화석연료인 석탄, 석유는 미세먼지(PM 2.5)나 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)들을 발생시키니 친환경과는 거리가 멀지. 또 원전은 후쿠시마 사고 이후 안전성에 대한 문제가 크게 제기됐고. 물론 풍력, 태양광 같은 신재생에너지들이 있지만 아직 화석연료를 완전히 대체하긴 어려워. LNG는 액화 과정에서 분진, 황, 질소 등이 제거되기 때문에 연소될 때 공해물질이 거의 발생하지 않아. 또 공기보다 가벼워서 누출이 돼도 쉽게 날아가고 발화 온도가 높아 폭발의 위험도 적지. 이렇게 친환경, 안전성 모두 잡으면서 경제성과 기술력에서도 크게 진보한 LNG가 각광받는 거야.

l LNG, 도대체 지구에 얼마나 좋길래 그래?

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특히 선박 시장은 IMO 2020 때문에 LNG추진선의 발주가 폭발적으로 증가했다던데. 이 또한 그런 이유겠지?

자동차도 친환경 전기차, 수소차, 하이브리드가 대세잖아. 그런데 전 세계 상위 규모 15척의 선박이 배출하는 SO₂(이산화황)양이 전 세계 모든 자동차의 배출량보다 많았대. 그러니 당연히 선박도 이제 친환경 연료로 운항해야 한다는 목소리가 커졌고, 벙커유에서 LNG로 연료의 세대교체가 빠르게 이뤄지고 있어.

그럼 기존 벙커유선박과 LNG추진선이 우리 환경에 어떤 영향을 주는지 비교해볼 수 있을까? 정말 LNG가 친환경적인 건지 확인해보자고.

좋아. LNG연료탱크로 실제 운항 중인 ‘그린 아이리스호(Green Iris)’라는 선박을 모델로 해서 9%니켈강 혹은 고망간강으로 제작한 연료탱크를 장착하고 LNG를 연료로 운항하는 경우와, 일반 후판 연료탱크에 벙커C유*로 달리는 경우를 비교해볼게. 아 참! 9%니켈강, 고망간강은 LNG탱크를 만들기 위한 소재인데.. 차차 설명하기로 하고. *벙커C유: 점착성이 가장 강한 중유로 선박 연료로 가장 많이 사용
부산에서 싱가포르까지 월 1회 왕복으로 25년 동안 운항하는 시나리오야. 배가 운항되는 25년뿐 아니라, 이 배의 연료탱크를 만들기 위해 제철소에서 9%니켈강, 고망간강, 일반후판이 생산되는 단계에서의 환경영향도까지 포함시켰어. 기존 벙커C유를 100%으로 놓고 산성화, 지구온난화, 자원소모 영향도를 비교해볼까?

와. 기존 벙커C유를 쓰는 선박 대비해서 LNG를 연료로 한 선박의 산성화 영향은 52%로 절반 수준으로 줄어드네. 지구온난화 영향도 73%, 자원소모 영향도 64% 수준으로 내려가는구나.

장기적으로 LNG를 사용하는 게 지구에 얼마나 이로운 지 보이지? 벙커C유에 대한 규제가 시작된 주원인이 바로 황산화물(SOx)이잖아. 이 황산화물을 포함한 산성화물질(SO2eq)의 발생량이 절반으로 줄어. 벙커C유 시나리오에서 1,220톤, LNG 시나리오에서 630톤이 나왔거든. 590톤이 저감되는거지.

황산화물 그거 미세먼지의 주범이지? LNG선으로 운항하면 거의 600톤을 줄일 수 있구나.

또 대표적으로 지구온난화에 영향을 주는 이산화탄소 등 온실가스(CO₂eq) 배출량은 벙커C유 시나리오에서 36만 톤, LNG 시나리오에서 26만 4천 톤이 나왔거든. LNG추진선이 벙커C유 선박보다  이산화탄소 배출량을 약 9만 톤 저감할 수 있다는 거야. 이 9만 톤이 지구에 쌓인다고 생각해봐. 소나무 한 그루가 연간 흡수할 수 있는 이산화탄소가 6.6kg 정도니까, 9만 톤이라 하면 소나무 1,360만 그루를 심어야 흡수할 수 있는 하는 양이야.

소나무 1,360만 그루라니. 엄청나다. 그럼 자원소모 영향? 이건 뭐야..?

자원소모 영향은 광물과 석유, LNG 등 화석연료의 소비로 인한 천연자원의 고갈 정도를 나타내. 단순히 천연자원이 얼마나 소모되나 양적인 절댓값만 따지는 게 아니라, 이 천연자원이 우리 지구에 얼마나 남아있는지도 고려해서 과한 자원 소모가 일어나지 않도록 알려주는 거지. 숫자가 높을수록 고갈 정도가 크다는 거니까 지구에 남은 자원량에 비해 현재 우리가 너무 많이 쓰고 있다는 뜻이 돼. LNG는 벙커유에 비해 자원소모 영향이 적다는 거지.

l 하지만 LNG는 너무 까다로워!

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아, 이렇게 좋은 LNG를 그동안 석탄, 석유 대신 썼으면 좋았잖아.

그러기엔 기술이 부족했어. LNG의 단점을 굳이 꼽자면 액화 과정과 운반, 저장이 까다롭다는 거야. 때문에 과거에는 수송과 처리에 막대한 비용이 소요되는 LNG가 크게 주목받지 못했어. 천연가스를 영하 163도 이하로 냉각해야 LNG가 되잖아. 이 조건에 적합한 기술과 소재를 개발하는데 꽤 긴 시간이 필요했던 거지.

그럼 가스전에서 가스를 뽑아서, 액화해서 액체로 우리가 쓰는 거야? 우리가 쓰는 도시가스가 LNG인 걸로 아는데, 그건 가스 형태잖아.

LNG는 공급망(Supply Chain)이 좀 길어. 우선 가스전에서 천연가스를 생산 후 파이프라인을 통해 LNG액화플랜트로 보내. 여기서 가스를 액화해서 LNG 형태로 만들어. 이 LNG는 LNG수송선이라는 특수 선박에 실려서 운송되고, 이렇게 바다를 건너온 LNG를 LNG터미널에서 받아서 저장해. 터미널에서는 이를 다시 한번 기체로 바꿔서, 파이프라인을 통해 발전소나 도시가스사 등 수요처로 보내지.

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와, 우리가 실제로 사용하기까지 엄청난 과정을 거치는구나. 진짜 복잡한 기술이 필요하겠다.

그 기술 중 핵심이 탱크 설계야. 또 설계에서 빼놓을 수 없는 건 바로 소재지. LNG플랜트가 상업적 규모로 본격 건설된 게 1941년 미국 클리블랜드(Cleveland) 플랜트인데, 당시 조업이 진행되다가 1944년에 탱크가 파괴되는 바람에 공장이 폐쇄됐어. 그 원인 중 하나가 탱크의 소재가 극저온인성에 약한 소재로 제작됐기 때문으로 알려졌고.

그때는 LNG탱크용 소재에 대한 연구가 많이 이뤄지지 못했나 보네. 극저온인성이 강한 소재가 쓰여야 하는구나.

물체에 힘을 주면 일정한 한계까지 버티다가 변형되고 결국 깨지잖자. ‘인성(認性)이 약하다’라고 하면 압력이 가해지자마자 버팀 없이 깨져버리는 걸 뜻해. 대부분의 소재는 저온일 때 인성이 약해. 영화에서 물건이나 사람이 급속도로 얼면 와장창 깨져버리는 거 본 적 있지 않아? LNG가 하역되고 저장될 때 상온과 영하 163도 이하까지 온도 변화가 급격하게 일어나는데, 이 조건에서도 저장탱크가 부서지면 안 되겠지. 또 원하는 탱크 구조로 만들 수 있는 가공성과 비용 효율성 조건도 만족하는 소재가 필요해.

그렇다면 LNG탱크에는 일반 강철은 쓸 수가 없겠네? 어떤 걸 써야 하는데?

거기에 바로 포스코의 스틸 솔루션이 있지! 궁금하면 지금부터 제대로 소개해 줄게.

☞ 더 경제적이고 안전한 LNG를 이끄는 포스코의 친환경 솔루션! (下) 보러가기

이에 맞춰 포스코가 토털패키지 솔루션을 내놨다. 탈황설비용 고급 스테인리스 강재 양산과 더불어 강재에 최적화된 용접 이용기술까지 제공하면서, 고객과 함께 IMO 2020 대응을 준비하고 있다.

l IMO 2020, 해운 역사상 가장 강력한 규제… 그 대책은?

황산화물은 3대 대기오염물질 중 하나로, 산성비 및 미세먼지를 유발한다. 선박의 연료는 자동차 경유 대비 황 함유율이 높아, 동일 양의 연료에서 배출되는 황산화물은 선박이 자동차보다 약 3,500배 많을 만큼 환경에 미치는 영향이 치명적이다.

▲ 선박이 배출하는 공기오염물질을 자동차와 비교해보니, 전 세계 상위 규모 15척의 선박이 배출하는 SO₂, NO_X 양이 전 세계 모든 자동차의 배출량보다 많았다. 현재 전 세계 상선은 약 5만 척 이상(출처: UNCTAD)으로 추정된다.

이번 IMO 기준을 따르지 않으면 174개 회원국 항구에 입항할 수 없다. ‘해운 역사상 가장 강력한 규제’로 불릴만하다. 이 규제를 따르기 위해 해운업계가 준비해야 하는 선택지는 아래와 같이 크게 3가지다.

선주들은 보유한 선박의 특성과 경영 여건에 따라 규제 대책을 준비하고 있다. 이 중 선박용 탈황설비는 벙커유가 연소된 배가스의 황 성분을 90%가량 제거해 대기로 배출되는 황산화물 양을 저감시켜준다. 때문에 기존의 저가 고유황연료유(HSFO, High-Sulphur Fuel Oil)를 계속 사용할 수 있다는 이점이 있어, 2019년부터 5년간 1만 2천 척 이상의 선박에 적용될 것으로 전망된다. 탈황설비 제작과 설치에는 약 9개월이 소요되기 때문에, 2020년부터 시작되는 규제를 따르기 위해서는 늦어도 금년 안에 설치를 마쳐야 한다.

이에 따라 작년 말부터 터진 폭발적인 수요 앞에 현대중공업파워시스템, 강림중공업, STI 등을 포함한 국내 탈황설비 설계 및 제작사들이 시장을 주도하고자 나섰다. 그러나 작년까지만 해도, 탈황설비 강재는 소수의 해외 Mill에서만 한정적으로 생산 중이었다. 국산 소재가 없어, 비싼 가격은 물론이고 8개월 이상의 납기 소요로 수급에 큰 어려움을 겪었다. 이때 포스코가 등장했다. 바로 고합금 스테인리스 강재 S31254와 함께 말이다.

l 때 마침 등장한 포스코 WTP ‘S31254’, 소재 국산화와 용접 솔루션까지

탈황설비 제작용 강재는 통상 ‘6Mo(6몰리)’강으로 불린다. 몰리브데넘이 6% 이상 함유된 강재라는 뜻이다. 6Mo강은 설계에 따라 탈황설비 본체 55% 이상에 적용되는 핵심 소재다. 포스코가 이번에 양산에 성공한 ‘S31254’강은 6Mo강 중 하나로, 포스코의 월드톱프리미엄(WTP, World Top Premium) 제품이다.

2016년 IMO의 2020년 규제 발표  후 포스코는 국내외 영향력 있는 조선사, 설계사, 선주들을 만나며 동향을 파악해왔다. 국내 업계의 대세는 탈황설비 설치. 포스코는 탈황설비의 설치량 증가에 따라 S31254강을 포함한 6Mo강 수요도 2019년부터 5년간 13만 톤을 상회할 것으로 예상했다. 그러나 2018년까지도 글로벌 공급량은 연간 1만 톤 미만에 그쳐, 수요 증가 속도를 Mill들의 생산 확대가 따라가지 못하고 있었다. 포스코는 이에 본격적으로 판매, 품질, 생산, 연구소 모두를 뭉쳐 S31254 CFT(Cross Functional Team)를 꾸렸다.

포스코는 S31254를 오래전에 개발했지만, 당시에는 수요 미비로 양산 단계까지 진척시키지는 않았었다. 문제는, 탈황설비 제작용 강재는 두께가 4~6mm인데, 고강도 특성을 가진 S31254강은 일반 공정으로 균일한 두께를 보증하는 것이 까다롭다는 점. 제한된 시간 안에서 양산해내기 어려운 강종이었지만, 미리 제품 개발을 완료해둔 덕분에 포스코 CFT는 올해 초 글로벌 최고 수준의 품질을 갖춘 WTP, S31254강을 시장에 내놓을 수 있었다. 탈황설비 제작용 국산 강재는 현재 포스코가 유일하게 생산 가능하다.

제품 개발뿐만이 아니다. 포스코 CFT는 이 강재를 공급하면서 고합금 스테인리스 강재 사용 경험이 적은 고객사들을 위해 용접 솔루션도 제공했다. 조선업에 있어 용접은 생명과도 같은데, 원가에 가장 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라 용접 기술이 최종 제품의 품질을 좌우하기 때문이다. 포스코는 자체 연구를 통해 S31254강에 최적화된 조건의 용접 기술, 용접 재료 등을 파악하고 고객사를 수시로 찾아 직접 용접 교육을 지원했다. 모르는 이들이 많지만, 포스코에는 고객지원을 위해 용접만 전문적으로 연구하는 직원들도 있다. 이것이 포스코의 솔루션 역량이다. 포스코의 신강종은 늘 이용기술과 함께 제공된다.

l 친환경 강재로의 발돋움, 더 큰 시장을 향해 항해 중

S31254강은 이제 안정적인 양산 단계로 접어들어, 국내외 공장에서 탈황설비로 제작되고 있다. 포스코의 강재를 공급받는 현대중공업파워시스템의 구매팀장은 “국산 소재를 짧은 기간 안에 납품받을 수 있을 뿐만 아니라, 용접 솔루션까지 제공되어 당사 경쟁력이 크게 향상되었다. 철강과 조선업계 상생 협력의 좋은 예라고 생각한다.”라며 만족감을 드러냈다. 다른 고객사에서도 “포스코 S31254강은 유럽, 일본산에 비해 표면광택도가 우수해 스크래치가 잘 보이지 않고, 품질수준이 뛰어나 사용함에 있어서 매우 만족한다.”라고 전했다. 포스코 강재가 적용된 탈황설비는 올해 말부터 선박에 설치되어 전 세계를 누비게 된다.

현재 전 세계 탈황설비 시장 점유율은 유럽이 60%, 나머지 40%는 한국 및 동아시아가 차지하고 있는 것으로 확인된다. 포스코는 S31254강의 성공적 양산에 힘입어 해외의 대형 탈황설비 제작사 공략에도 나설 계획이다. 나아가 S31254강을 선박 탈황설비뿐 아니라 화력발전소 탈황설비, 집진기 등 육상환경설비 시장에도 공급 추진 중이다. 시장의 트렌드를 반영해 제품 포트폴리오 확대도 병행한다.

이번 강재 개발과 판매를 이끌어 온 포스코 기술연구원 철강솔루션연구소의 김영환 연구위원은 “환경 규제 강화로 고합금 스테인리스 시장이 급변하고 있는데 생산·판매·연구부서의 합심으로 발 빠르게 대응해 새로운 시장을 창출할 수 있었다.”라면서, “무엇보다도 소재를 구하는데 어려움이 있었던 고객사들에게 안정적으로 강재를 공급함으로써 국내 조선사, 제작사와 상생할 수 있었던 것이 큰 보람이다. 나아가 글로벌 시장에 본격 진출하여 고합금강의 Top Player로 성장하겠다.”라고 앞으로의 각오를 전했다.

최근 수요산업 전반에서 환경 기준이 점점 더 높아지고 있다. 포스코는 수요 산업의 니즈에 발맞춰 조선해양업계뿐만 아니라 자동차업계, 건설업계를 위한 친환경 강재도 지속 개발 중이다. 최고의 제품과 서비스를 제공하여 고객성공을 지원하는 ‘Business With POSCO’. 포스코는 오늘도 51년 철강 기술력을 바탕으로 고객을 위한 답을 끊임없이 찾고 있다.