포스코그룹은 탈탄소 시대를 선도하기 위해 에너지 전환 분야에 필요한 핵심 강재를 생산하고 있습니다. 고성능 철강 제품과 맞춤형 솔루션을 통해 석유·가스, 발전, 재생에너지 등 다양한 산업에서 안전성·효율성·내구성을 높이며, 지속가능한 에너지 산업 발전에 기여하고 있는데요. 에너지 전환 시대를 이끌어 갈 포스코그룹의 주요 에너지 강재를 소개합니다.

전세계는 지금 에너지 패러다임의 대전환을 맞이하고 있습니다. 신재생에너지, 수소, LNG, CCUS 등 탄소 감축을 위한 다양한 기술이 개발되고 있지만, 이를 현실로 구현하는 힘은 바로 ‘소재’입니다. 포스코그룹은 극한의 환경과 까다로운 조건을 견디는 고성능 강재를 개발해 새로운 에너지 인프라 산업에 기여하고 있는데요. 재생에너지 인프라 소재로 활용되는 고내식 합금도금강판 ‘PosMAC(포스맥)’를 비롯해 수소 인프라의 기반이 될 ‘수소 배관용 강재’, 액화수소 저장탱크 소재로 떠오르는 ‘고망간강’, LCO₂ 운반선용 핵심 강재 ‘LT–FH36’ 등 각 산업 특성에 맞는 포스코의 고성능 강재들이 다양한 에너지 전환 산업에 활용되고 있습니다.

▲ PosMAC은 LG에너지솔루션에서 개발한 ESS 배터리 케이스 소재로 사용되고 있다.

재생에너지 확대와 전력 효율화 흐름 속에서 ESS(에너지저장장치)의 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. ESS는 안정적으로 전력을 저장해야 하므로, 부식에 강한 소재가 필수입니다. 포스코 고내식 합금도금강판 ‘PosMAC’은 ESS 배터리 케이스 소재로 적용되어 장기간 안정성과 내구성을 확보하고 있습니다.

PosMAC은 용융아연도금강판 대비 내식성이 5배 이상 우수하며, 해안가·고습·염분이 많은 환경에서도 안정성을 유지합니다. 이를 통해 탄소 배출과 원가를 저감할 수 있습니다. 이러한 장점 덕분에 PosMAC은 풍력 발전기의 타워 부품과 해상풍력 구조물, 태양광 모듈 지지대와 구조물 등 대표적인 신재생에너지 인프라 분야에서도 널리 활용되고 있습니다. 가혹한 환경에서도 성능을 지속해 설비 수명 연장과 유지보수 비용 절감에 기여하며, 지속가능한 에너지 확대에 중요한 역할을 하고 있습니다.

PosMAC은 향후 ESS 배터리 케이스뿐 아니라 랙, BPU 케이스 등 다양한 부품에 확대 적용될 예정인데요. 포스코는 앞으로도 고객사와의 협업을 통해 PosMAC의 제품 수명과 신뢰성을 크게 높이고 적용 범위를 넓혀가며 재생에너지 산업 전반에서 핵심 소재로 자리매김할 계획입니다.

▲ 2025 기후산업국제박람회 포스코그룹 부스에 전시된 수소 배관 강재 모형.

수소 에너지는 미래 청정에너지의 핵심으로, 생산부터 저장·이송까지 전 과정에서 안전성이 절대적으로 요구됩니다. 특히 기체 수소를 고압으로 이송하는 배관은 수소취성*에 견디고, 극한 환경에서도 성능을 유지해야 합니다.

*수소취성 : 수소가 재료 내부로 침투해 금속의 연성과 인성을 급격히 떨어뜨리는 현상.

포스코가 개발한 ‘수소 배관용 강재’는 이러한 까다로운 조건을 충족시키기 위해 탄생했습니다. 기존에 기체 수소 이송용으로 주로 사용되던 수입산 무계목강관(Seamless)을 대체하여, 소재 국산화를 실현했으며, 경제성도 뛰어나 수입산 대비 약 70% 수준의 가격으로 공급할 수 있습니다. 기술적으로는 배관의 본체(모재)뿐 아니라 용접부까지 영하 45℃에서도 충격을 견디는 강도와 인성을 확보했는데요. 국제 인증기관의 시험을 거쳐 수소배관 규격 성능 요건을 충족했으며, 이를 통해 안전성과 신뢰성을 공식적으로 인정받았습니다.

포스코는 2025년까지 고압(100bar) 환경에서 사용 가능한 고강도(API*-X70)소재를 개발할 계획인데요. 이를 위해 한국가스공사, 한국가스안전공사, 한국표준과학연구원, 국내 강관사와 협력하여 실증평가를 진행할 예정입니다.

*API(American Petroleum Institute): 석유·가스 산업용 배관과 강재에 대한 국제 표준을 제정하는 기관.

▲ 2025 기후산업국제박람회 포스코그룹 부스에 전시된 고망간강 액화수소용 저장탱크 모형.

액화수소(LH₂)는 수소경제 시대의 핵심 운송·저장 기술로 전세계에서 주목받고 있습니다. 액화수소는 영하 253℃라는 극한의 초저온 상태에서 저장·운송되는데요. 이는 액화천연가스(LNG, 약 –163℃)보다 훨씬 더 낮은 온도로, 저장탱크 소재와 단열 기술에 훨씬 더 높은 수준의 성능이 요구됩니다. 이처럼 초저온 환경에서도 안정성을 유지할 수 있는 액화수소의 저장탱크 소재로 포스코 고망간강이 주목받고 있습니다.

포스코가 세계 최초로 독자 개발한 고망간강은 철에 22% 이상의 망간(Mn)을 첨가해 극저온에서도 우수한 특성을 나타낼 뿐만 아니라 고강도, 내마모성, 비자성(非磁性, 철의 전자기적 성질을 최소화할 수 있는 성질) 등 다양한 성능을 특화한 철강 소재입니다. 특히 항복강도(버틸 수 있는 힘)가 335MPa 이상으로 일반적인 스테인리스강의 약 2배나 강한 수준입니다. 또 연신율이 높아 가공이 쉬우면서도 제조 비용*이 적은데요. 액화천연가스(LNG) 저장탱크, 운반선, 배관, 터미널 등 다양한 LNG 인프라 소재로 활발히 사용되고 있습니다.

*고망간강에 첨가되는 망간은 전 세계적으로 매장량이 풍부하고 상대적으로 가격이 저렴하다는 장점이 있다.

▲ 광양 제2 LNG 터미널 7호기 탱크 내부 모습. 현재 5, 6호기 내조탱크 소재로 고망간강이 적용되었으며, 향후 건설되는 7, 8호기에도 적용할 예정이다.

포스코의 고망간강은 10년간 다양한 글로벌 인증기관에서 제품 신뢰성을 입증하며 표준 인증을 받았습니다. 2022년 국제해사기구(IMO)에서 고망간강의 적용에 관한 국제 기술표준이 정식으로 채택되어 기국승인 없이도 선박의 극저온 화물이나 연료탱크 등으로 활용이 가능한데요. 또한 2024년에는 LNG뿐만 아니라 암모니아에 공통으로 활용할 수 있는 화물 및 연료탱크 소재로도 정식 규격이 등록되었습니다.

포스코는 그동안 LNG 인프라 분야에서 축적한 고망간강의 극저온 기술력과 글로벌 인증 경험을 바탕으로, 액화수소의 초저온 환경인 영하 253℃에서도 안정적으로 충격을 견딜 수 있도록 성능을 향상시키는 연구를 하고 있습니다. 앞으로 액화수소 저장탱크 제작과 고객사 협업을 통해 실증 및 적용 가능성 평가를 진행할 예정인데요. 이를 통해 액화수소 저장탱크 및 인프라 소재로서 고망간강의 안전성과 경제성을 동시에 확보할 계획입니다.

▲ 액화이산화탄소(LCO2) 운반선을 구현한 AI 가상 이미지.

액화이산화탄소(LCO2) 운반선은 CCUS 과정에서 포집된 이산화탄소를 냉각·압축해 액체 상태로 만든 뒤, 이를 안전하게 저장·운송하는 특수한 선박입니다. 탄소 포집·저장(CCS) 산업이 점차 확대되는 가운데, 이러한 특수 선박의 안전성과 효율성을 높이는 소재 개발은 매우 중요한 과제로 떠오르고 있습니다.

LNG·암모니아는 운반할 때 저온 조건만 만족하면 액체 상태로 운반할 수 있지만, 이산화탄소는 저온은 물론 일정한 압력 유지해야 운반이 가능합니다. 이러한 특성에 따라 액화이산화탄소 저장 탱크의 대형화를 위해서는 고도의 철강 기술력이 필요합니다.

포스코가 개발한 LCO2 운반선용 강재 LT-FH36는 저압의 액화 이산화탄소 탱크의 설계 온도를 고려해 영하 60℃에서도 안정성을 유지하며, 최대 50mm 두께까지 적용이 가능한 것이 특징입니다. 또한 항복강도 355MPa 이상을 견디고 후열처리(PWHT) 이후에도 강도가 안정적으로 유지돼 부식이나 파손 위험이 높은 조건에서도 장기간 안정성을 제공합니다.

LT-FH36은 세계 최초로 대형 액화 이산화탄소 운반 탱크 제작용 강재 인증을 획득한 제품이기도 한데요. 세계적 권위의 영국 로이드 선급*(LR)은 2023년 국제선박전시회(Nor-Shipping)에서 포스코에 대형 액화이산화탄소 운반선용 강재 인증을 수여했습니다.

*선급: 선박의 소재부터 설계까지 안전성을 기술적으로 평가해 인증하는 기관으로 대표적인 선급으로는 영국의 로이드, 노르웨이 DNV, 미국 ABS 등이 있다.

▲ HD현대미포에서 건조 중인 세계 최대 규모 22,000㎥급 액화 이산화탄소(LCO₂) 운반선 모습. 포스코 강재 ‘LT–FH36’ 가 적용됐다.(사진 출처 : HD현대중공업)

LT-FH36는 현재 세계 최대 규모인 22,000㎥급 액화 이산화탄소 운반선에 실제 적용되어 있는데요. 포스코는 운송 효율을 높이는 초대형 탱크 추세를 대비해 더 높은 항복강도의 ‘LT–FH51’ 강재 개발 및 인증을 세계 최초로 완료했습니다. 또한, 장기적으로는 ‘LT–FH70’과 같은 더 강한 강재를 개발해, 대형 액화 이산화탄소 운반선의 안전성과 효율성을 한층 더 높일 계획입니다.

이번에 살펴본 PosMAC, 수소 배관용 강재, 고망간강, LT–FH36 등 포스코그룹이 독자 개발한 다양한 고성능 강재들은 에너지 산업 전반에서 안전성·효율성·지속가능성을 동시에 실현하고 있습니다. 포스코그룹은 앞으로도 미래 에너지 산업 인프라를 위해 소재 기술력을 더욱 강화해 나갈 예정입니다. 많은 관심과 응원 부탁드립니다!

에너지 사업 개발부터 소재 공급, EPC(설계·조달·시공)까지 주요 밸류체인 전반을 아우르는 핵심 역량을 보유한 포스코그룹은 다가오는 탈탄소 시대를 대비해 사업 역량과 시너지를 결집해 적극적으로 에너지 전환을 추진하고 있습니다. 특히 에너지·건축·인프라·DX·물류 등 다양한 사업회사가 속한 인프라 부문에서는 포스코인터내셔널을 중심으로 에너지 전환을 위한 사업을 확대하고 있는데요. 탈탄소 과정에서 현실적인 전력 생산 방식으로 떠오르고 있는 수소혼소발전 추진을 비롯해 육상·해상풍력과 태양광 등 재생에너지원 확보, 고품질의 에너지용 강재 개발에 박차를 가하고 있습니다. 탈탄소를 향한 포스코그룹의 에너지 전환 전략을 자세히 살펴봅니다.

3.4GW 규모의 인천 LNG 복합발전소를 운영하고 있는 포스코인터내셔널은 발전소에서 사용되는 LNG 연료의 20%를 청정수소로 대체하는 ‘수소혼소발전’ 사업을 추진하고 있습니다. 수소혼소발전은 가스터빈*에서 천연가스(LNG)와 수소를 섞어 연소하여 전기를 생산하는 발전 방식으로, 수소 비율을 높일수록 발전 과정에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 기존 발전 설비를 활용하면서 탄소 배출을 줄일 수 있어 탈탄소 전환의 징검다리 역할을 할 현실적인 전력 생산 방식으로 떠오르고 있습니다.

*가스터빈 : 복합화력발전의 핵심장비로 연료를 연소해 고온·고압의 가스를 회전력으로 변환하여 발전하며, 천연가스뿐 아니라 수소 등 다양한 연료로 가동할 수 있어 에너지 믹스에 유연하게 대응할 수 있다.

▲포스코인터내셔널이 개발 중인 수소혼소발전용 가스터빈 축소 모형.

포스코인터내셔널은 인천 LNG복합발전소의 7기 복합발전기 중 3·4호기를 청정수소 연료 사용이 가능한 고효율 발전설비로 교체할 계획입니다. 이를 통해 수소혼소 시 최대 약 35%의 이산화탄소 배출 저감을 기대하고 있는데요. 앞으로 3·4호기를 시작으로 단계적으로 설비를 전환하고 수소 혼소 비율을 높여 2050년까지 100% 수소발전소로의 운영을 목표로 하고 있습니다.

더불어 포스코인터내셔널은 수소혼소발전 운영의 핵심이 될 청정수소의 안정적 조달을 위해 북미, 중동, 호주 등의 글로벌 청청수소 생산 프로젝트에 적극적으로 참여하고, 암모니아를 활용한 운송 및 저장 인프라도 구축하고 있는데요.  2024년 1월 포스코인터내셔널은 포스코홀딩스와 함께 아랍에미레이트(UAE) 아부다비 국영석유공사 아드녹(ADNOC)과 ‘청정수소 생산 사업 공동조사를 위한 전략적 협력 협약(SCA)’을 체결하는 등 수소혼소발전 전환을 위한 청정수소 공급 인프라 구축에도 적극적으로 나서고 있습니다. 

글로벌 기후위기에 대응하기 위해 세계 각국의 정부와 기업들은 각 산업 분야에서 해상풍력, 태양광 등 재생에너지로의 전환을 가속화하고 있습니다. 포스코그룹 역시 재생에너지 사업에서 운영, EPC(설계·조달·시공), 소재 공급에 이르는 차별화된 역량과 시너지를 결집해 사업을 적극적으로 확대하고 있습니다.

포스코인터내셔널 육상∙해상풍력, 태양광 발전단지 운영

▲ 포스코인터내셔널이 운영 중인 신안그린에너지 육상풍력단지 전경.

포스코인터내셔널은 전남 신안의 풍부한 해상·육상 자원을 활용해 미래 에너지 전환을 선도하고 있습니다. 포스코인터내셔널의 신안그린에너지는 우수한 풍황(風況) 자원을 보유한 신안군 자은면 일대에 20기의 풍력 발전기를 설치, 총 발전용량 62.7MW의 육상풍력단지를  2016년부터 운영해 오고 있는데요. 생산 전력은 신안과 목포 권역의 3만 1000 세대에 전기를 공급할 수 있는 규모로, 연간 4만 9000톤의 이산화탄소 배출량을 저감하는 효과를 거두고 있습니다.

신안그린에너지는 전남 신안을 주요 거점으로 재생에너지 사업을 확대하고 있는만큼 지역사회를 위한 사회공헌에도 적극적으로 나서고 있는데요. 상업 발전을 시작한 2017년부터 10년 동안 매년 매출액의 1.5%를 신안군의 발전 기금으로 지원하고, 다목적 마을회관 건립에 8억 원의 지원 기금을 후원하는 등 재생에너지 생산과 함께 지역상생 활동에 앞장서고 있습니다.

풍력발전 시장 개척은 해상에서도 이어지고 있습니다. 신안 자은도 서쪽 해상에 300MW 규모의 해상풍력단지 조성을 위한 발전사업 허가를 지난 2017년 취득하여 지속 개발 중이며, 글로벌 선진사들과의 협력 확대로 해상풍력 사업을 확대하고 있습니다.

▲ 2025 기후산업국제박람회 전시된 포스코인터내셔널 재생에너지 발전단지 모형. 전남 신안의 구축된 육상∙해상풍력, 태양광 발전단지 모습이 한눈에 구현되어 있다.

또한 포스코인터내셔널은 현재 신안군 팔금면의 폐염전 일대에 3단계에 거친 14.5MW의 대규모 태양광발전단지도 조성하여 운영하고 있습니다. 이 발전단지는 유휴부지인 폐염전 부지를 활용한 발전단지로 주변 환경 피해를 최소화하고, 염전 특유의 많은 일사량을 활용해 효율이 높은 재생에너지를 생산하고 있습니다. 약 5300가구가 사용할 수 있는 연간 18,000MWh의 전력을 생산하고 있는데요. 이는 연간 7600톤의 이산화탄소 감축 및 220만 그루의 소나무 식재 효과를 창출하고 있습니다.

▲ 포스코인터내셔널 전남 신안 풍력 육상∙해상풍력, 태양광 발전단지 소개 영상(동영상 출처 : 포인터TV 유튜브)

포스코이앤씨, 울산 반딧불이 부유식 해상풍력 발전단지 건설

▲ 포스코이앤씨와 에퀴노르가 개발 중인 울산 반딧불이 부유식 해상풍력 단지 조감도.

포스코이앤씨는 다양한 해상공사와 발전 플랜트 건설 경험을 바탕으로, 글로벌 해상풍력 전문 기업 및 국내 학계 등 다양한 파트너와 협력하여 해상풍력 사업 진출을 추진하고 있습니다. 2023년에는 노르웨이의 DNV社와 MOU를 맺고 고정식 및 부유식 해상풍력 하부기초 구조물 최적화 기술을 확보했고, 2024년 9월에는 부유식 해상풍력* 분야에서 유일한 개발실적을 보유한 노르웨이 국영 에너지 기업 에퀴노르와 협력해 경쟁력을 강화했습니다.

*부유식 해상풍력(Floating Offshore Wind) : 해저에 기초 구조물을 박아 설치하는 기존 고정식 해상풍력과 달리 바다 위에 부유 구조물을 설치하고  그 위에 풍력 터빈을 세워 전기를 생산하는 방식의 해상풍력 발전. 깊은 바다에서도 설치가 가능해 더 강하고 안정적인 바람을 활용할 수 있으며, 해저 공사가 최소화돼 환경 영향이 적고 설치·이동이 유연하다.

현재 포스코이앤씨는 에퀴노르와 협력해 울산 반딧불이 해상풍력사업을 통해 750MW 규모의 부유식 해상풍력 발전단지를 건설하고 있는데요. 이 사업은 울산항 동쪽 약 70km 해역에 15MW급 풍력 터빈 50기를 설치하는 대규모 프로젝트로, 포스코이앤씨는 기본설계(FEED) 및 육상 송전선로 개념설계를 수행하는 등 건설 역량을 강화하고 있습니다.

한편, 포스코이앤씨는 해상풍력 사업의 기술 경쟁력 확보와 원가 경쟁력 제고를 위해 그룹사인 포스코와의 협업도 한층 강화하고 있습니다. 특히, 포스코의 고성능 후판 강재를 활용한 독자 설계 기반의 부유체(Floater) 기술을 자체적으로 확보하는 데 주력하고 있으며, 같은 핵심 부품 및 구조물의 기술 내재화 노력은 향후 국내는 물론 글로벌 해상풍력 시장에서도 우위를 선점하는 데 중요한 기반이 될 것으로 기대하고 있습니다.

이외에도 포스코그룹은 해상풍력 산업 선도 및 경쟁력 강화를 위해 글로벌 재생에너지 기업들과 협력을 통해 에너지 전환 가속화를 추진하고 있습니다.

포스코퓨처엠, ‘지붕형 태양광’으로 재생에너지 생산

▲ 2024년 2월 포스코퓨처엠이 포스코인터내셔널과 협력해 설치한 포스코퓨처엠 광양 양극재 공장의 태양광 발전 설비. 포스코퓨처엠은 2021년부터 세종 음극재 공장 옥상 및 주차장에도 연간 209MWh 규모의 재생에너지를 생산하는 태양광 발전 설비를 직접 설치해 운영하고 있다.

포스코그룹은 각 그룹사 사업에 재생에너지 생산 및 사용 확대를 위해 적극 나서고 있습니다. 포스코퓨처엠은 포스코인터내셔널과 협력하여 2024년 2월, 광양 양극재 공장 지붕에 2.2MW 규모의 태양광 패널을 설치했습니다. 해당 태양광 패널을 통해 포스코인터내셔널은 연간 2.6 GWh의 재생에너지를 생산하여 신재생에너지 공급인증서(REC, Renewable Energy Certificate)*를 확보하고, 포스코퓨처엠은 확보된 REC를 구매하여 RE100**을 대응하는 선순환 구조를 구축했습니다.

최근 포스코퓨처엠은 SK이노베이션 E&S와 태양광 발전 사업 추진 계약을 체결했는데요. SK이노베이션 E&S는 포스코퓨처엠 공장 지붕 및 주차장에 2.5MW 규모의 태양광 패널을 설치해 연간 2.8 GWh의 재생에너지를 생산하고, 포스코퓨처엠은 여기서 생산된 전기를 구매해 공장 운영에 활용할 계획입니다. 이를 통해 연간 약 1300톤의 탄소배출 감축이 가능할 것으로 기대하고 있습니다.

앞으로 포스코퓨처엠은 광양 NCA 양극재 전용 공장 등에 태양광 발전설비 추가 설치를 검토하고, 전력구매계약(PPA), 재생에너지 공급인증서(REC) 구매 등 재생에너지 조달 방법을 다양화할 계획입니다.

*재생에너지 공급인증서(REC, Renewable Energy Certificate) : 재생에너지로 생산한 전력을 공식적으로 증명하고 거래할 수 있도록 발급되는 인증서로, 한국에너지공단이 발급하며 신재생에너지 공급의무화제도(RPS) 이행을 위해 발전사업자 간 거래가 가능하다.

**RE100(Renewable Energy 100%) : 기업이 사용하는 전력의 100%를 태양광·풍력·수력 등 재생에너지로 조달하겠다는 글로벌 캠페인. 2014년 영국 비영리단체 The Climate Group과 CDP가 공동 주관하여 시작되었으며, 참여 기업은 목표 연도와 진행 상황을 매년 공개해야 함.

포스코그룹의 다양한 에너지 사업에서  ‘소재’ 또한 빼놓을 수 없는데요. 신재생에너지, ESS(에너지 저장 시스템), LNG, 수소, CCUS(탄소 포집·활용·저장) 같은 에너지 관련 사업에는 각각의 특성에 맞는 전용 강재가 필수적으로 필요합니다. 온도, 압력, 부식 환경 등 사용처에 따라 조건이 매우 다르기 때문에, 일반 구조용 강재로는 성능과 안전성을 확보하기 어렵기 때문인데요. 포스코는 다양한 국내외 에너지 사업에 독자 개발한 고품질의 에너지 강재를 생산·공급하고 있습니다.

▲ 2025 기후산업국제박람회에 전시된 포스코의 다양한 에너지 강재 모습. 에너지저장장치(ESS)용 PosMAC, 수소배관용 강재, 고망간강 등이 전시되어 있다.

대표 사례인 고내식 합금도금강판 ‘PosMAC’은 마그네슘(Mg)과 알루미늄(Al)을 함유한 합금도금층을 적용해 기존 용융아연도금강판 대비 강도와 내구성이 뛰어난 제품입니다. 특히 우수한 내식성으로 부식에 따른 교체 주기를 줄여 제품 수명을 연장하며, 이를 통해 원자재 사용을 절감하고 제조·운송 과정에서의 탄소배출 저감에 기여할 수 있습니다. 포스코는 고객사와의 협업을 통해 배터리 케이스, 랙, BPU 케이스 등 ESS 핵심 부품에 PosMAC 적용 범위를 지속적으로 확대해 나갈 계획입니다.

▲ 포스코 고망간강으로 제작된 LNG 저장탱크 모형.

또한 포스코가 세계 최초로 개발한 고망간강은 기존 스테인리스강 대비 강도가 높고, 영하 196도 환경에서도 깨지지 않아 LNG나 액화수소를 안전하게 저장·운송할 수 있는 소재로 인정받고 있습니다. 이외에도 고압과 수소취성에 강한 수소배관용 강재, 액화 CO₂ 운반선용 강재 LT-FH36 등 다양한 에너지용 소재를 개발하며 시장 경쟁력을 강화하고 있습니다. 포스코그룹은 앞으로 고유 기술을 적용한 고품질 특수강 개발 및 생산 확대로 글로벌 에너지 전환 생태계를 구축해 나갈 계획입니다.

포스코그룹이 추진하는 에너지 전환 전략은 단기적인 탄소 감축을 넘어, 지속가능한 산업 생태계를 구축하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 포스코그룹은 앞으로 수소혼소발전 추진, 재생에너지원 확보, 고품질 에너지 강재 생산 및 공급까지, 사업 역량을 바탕으로 한 다양한 에너지 전환 전략을 통해 지속가능한 사회를 만들고 글로벌 에너지 시장에서도 사업 경쟁력을 강화할 계획입니다. 미래 탈탄소 시대를 위한 포스코그룹의 에너지 전환 행보에 많은 관심과 응원을 부탁드립니다!

기후위기 대응을 위한 글로벌 환경규제가 강화되고 있는 가운데, 철강산업의 탈탄소 전환은 지속가능한 미래 사회를 위한 중요한 과제로 떠오르고 있습니다. 포스코그룹은 수소환원제철(HyREX) 기술, 탄소감축 브릿지 기술, 청정에너지 전환 등 차별화된 탈탄소 전략을 바탕으로 철강산업의 새로운 패러다임을 선도하고 있습니다. 이번 특집에서는 철강산업의 탈탄소 혁신을 이끌 포스코그룹의 ‘2050 탈탄소 로드맵’과 단계별 기술 적용 전략을 자세히 살펴봅니다.

포스코그룹은 그룹 내에서 가장 많은 온실가스를 배출하는 철강 사업 부문의 탈탄소 전환을 위해, 중장기 종합 전략을 담은 ‘2050 탈탄소 로드맵’을 수립했습니다. 이 로드맵에는 원료, 투자, 에너지, 기술 개발 등 다양한 분야의 중장기 전략이 포함되어 있으며, 포스코그룹은 매년 모니터링과 전략 갱신을 통해 탈탄소 전환을 위한 노력을 지속적으로 이어가고 있습니다.

▲기술 개발, 설비 투자, 원료 구매, 에너지 조달 등 중장기 종합 전략이 포함된 포스코 ‘2050 탈탄소 로드맵’. [2024 포스코홀딩스 지속가능경영보고서 中]

이러한 중장기 전략을 바탕으로, 포스코그룹은 2017~2019년 3년간 평균 배출량인 7880만 톤을 기준으로 2050년까지 탈탄소 전환을 이루어내겠다는 목표를 세웠습니다. 2030년과 2035년의 감축 목표는 국가 온실가스 감축 목표(NDC)*와 연계해 재점검 중입니다. 포스코그룹은 탈탄소 전환을 그룹의 미래 성장 동력을 강화하는 전략적 기회로 인식하고 기술 개발, 설비 투자, 에너지 조달 등 전 과정에서 체계적인 탈탄소 전략 이행을 이어 나갈 계획인데요. 포스코그룹이 추진하는 철강산업의 핵심 탈탄소 기술과 그 실행 전략을 지금부터 자세히 짚어봅니다.

*국가온실가스감축목표(Nationally Determined Contribution·NDC) : 각 회원국이 온실가스 배출에 대한 책임과 역량을 고려해 자발적으로 얼마만큼의 온실가스 배출을 줄일 것인지를 유엔기후변화협약에 공식적으로 제출하는 계획.

철강 제품 생산 시 이산화탄소가 배출되는 주된 이유는, 철광석에서 산소를 떼어내 철로 환원하는 과정에서 석탄이나 천연가스 같은 화석연료가 사용되기 때문입니다. 이 과정에서 많은 이산화탄소가 발생하게 되는데요. 이산화탄소 배출을 근본적으로 줄이기 위해서는, 화석연료를 대체할 수 있는 새로운 환원제가 필요합니다. 이러한 상황에서 고로와 전로 등 기존 설비를 최대한 활용하면서도 탄소를 저감한 철강제품을 생산할 수 있는 ‘브릿지(Bridge)’ 기술이 점점 더 주목받고 있습니다.  포스코그룹은 수소환원제철 전환기 동안 탄소 배출을 줄이기 위해, 탄소저감형 연원료 활용, 대형 전기로 도입, CCUS 실증 등 다양한 브릿지 기술을 병행하고 있습니다. 또한 데이터와 AI 기반의 인텔리전트 팩토리로 에너지 효율성을 높이고 안전한 생산 현장을 만들고 있습니다.

① 고로 기반 탄소감축 기술

흔히 용광로라 불리는 고로는 철강 생산의 중심에 있는 핵심 설비입니다. 석탄(코크스)과 철광석(소결광)을 고로 상부에서 넣어 겹겹이 쌓은 뒤, 고로 하부에 뜨거운 바람을 불어넣어 녹여서 쇳물(용선)을 만들어 내는 설비입니다. 고로에서 발생하는 탄소 배출을 줄이려면 근본적으로 원료와 환원 공정을 개선하는 방법이 있습니다. 포스코그룹은 펠렛(Pellet), HBI(Hot Briquetted Iron), 함수소가스, 세 가지 주요 방식을 통해 고로 기반 탄소감축 기술 개발을 추진하고 있습니다.

펠렛(Pellet)은 기존에 원료탄으로 사용하던 소결광 대신, 철광석을 파쇄·선별해 일정한 크기의 구형으로 가공해 고로에 투입하는 방법입니다. 원료를 소결광에서 펠렛으로 변경하는 것만으로도 소결광 생산에 사용되는 화석연료를 줄일 수 있어, 이산화탄소 배출 원단위를 낮추는 효과가 있습니다. 또한 펠렛은 소결광보다 높은 온도에서 잘 녹고 환원성이 좋아서 석탄 사용량도 줄일 수 있습니다.

HBI(Hot Briquetted Iron)는 철광석에서 산소를 제거해 환원한 직접환원철(DRI, Direct Reduced Iron)을 조개탄 모양으로 성형해 고로에 투입하는 방법입니다. 이 방식을 활용하면 환원에 필요한 석탄의 사용량을 크게 줄일 수 있죠. 쇳물 1톤을 생산할 때 HBI를 100kg 사용한다고 가정하면, 이산화탄소를 약 100kg 정도 줄일 수 있습니다.

함수소가스 방식은 석탄 대신 저탄소 연료인 천연가스(NG)를 환원제로 사용하는 방법입니다. 천연가스의 주성분인 메탄은 개질 과정*을 거치면서 일산화탄소와 수소로 분해되는데요. 이 과정에서 수소를 포함한 함수소가스가 생성됩니다. 이렇게 만들어진 함수소가스를 고로 하부 풍구에 불어넣어 환원제로 활용하면, 석탄 사용량을 상대적으로 줄일 수 있습니다. 포스코는 2023년 상반기에 고로 천연가스 취입 설비를 신설해 탄소저감 효과를 확인했으며, 산학연 29개 기관과 국책과제 ‘COOLSTAR**’를 공동 추진 중입니다. 해당 설비를 기반으로 고로 수소 취입 기술을 개발 중이며, 이를 브릿지 기술로 패키지화해 탄소감축 특화 고로 모델을 정립할 예정입니다.

*개질(改質) 과정 : 메탄 등 탄화수소를 수소와 일산화탄소로 바꾸는 화학적 처리 과정.
**COOLSTAR : CO2 Low emission technology of Steelmaking And hydrogen Reduction, CO2 저감 Hybrid 제철기술개발 산업부 국책과제.

② 전로 기반 저 HMR 조업 기술

전로는 고로에서 생산한 쇳물인 ‘용선’에 산소를 불어 넣어 불순물을 제거하고, 원하는 온도와 성분으로 정제된 ‘용강’을 생산하는 설비입니다. 용강 1톤을 생산할 때 발생하는 이산화탄소의 약 80% 이상이 용선 생산 과정에서 발생하기 때문에, 탄소감축을 위해서는 전로에 사용되는 용선 사용량을 줄이는 것이 매우 중요한데요. 포스코그룹은 용선의 투입 비율을 낮추는 ‘저 HMR(低 Hot Metal Ratio) 조업 기술’을 개발하고 있습니다. 저 HMR 조업 기술의 대표적인 두 가지 기술을 살펴보겠습니다.

전기로 용해 스크랩 장입 기술은 고로에서 생산된 용선과 전기로에서 생산된 용강을 혼합해 전로의 용선 사용량을 줄이는 기술입니다. 전기로는 이미 사용하고 난 철 스크랩을 재활용해 용강을 만들기 때문에 고로 대비 탄소 배출량이 적습니다. 따라서 전기로에서 용해 스크랩 장입 기술을 활용해 연간 250만 톤의 쇳물을 생산할 경우, 기존 고로 대비 최대 350만 톤의 탄소감축 효과가 기대됩니다. 하지만 스크랩의 잔류 원소 함량으로 인해 고급 제품 생산에는 한계가 있는데요. 이 때문에 고급 자동차 강판이나 선박용 후판 등 고급강은 주로 고로에서 생산한 용선을 전로에서 정제해 만듭니다. 이에 포스코그룹은, 고로 용선과 전기로 쇳물을 혼합하는 방식으로 탄소감축과 고급강 생산을 동시에 실현할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다.

상저취전로 기술은 전로의 철 스크랩 투입량을 늘리기 위해 전로 상·하부에서 산소를 주입해 추가 열원을 확보하는 기술입니다. 전로는 외부에서 열이 공급되지 않고, 용선 내 불순물의 산화반응에서 발생하는 열로 용강을 생산합니다. 따라서 용선 투입을 줄이고 철 스크랩 비율을 높이면 용선 온도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있습니다. 상저취전로 기술은 기존의 상부 산소 주입에 더해 하부에도 산소를 취입함으로써, 2차 연소와 열 전달 효율을 극대화하여 이러한 한계를 보완하는 기술로 주목받고 있습니다.

이처럼 포스코그룹은 기존 전로 설비를 활용해 스크랩 사용량을 높이는 기술을 개발했습니다. 스크랩 브랜드를 최적화하고 전로를 두 차례 경유하는 방식으로 스크랩을 2회 장입하여 스크랩 사용 비율을 30% 이상으로 확대했습니다. 또한, 포스코그룹 고유의 파이넥스(FINEX) 용선을 활용한 저 HMR 조업 기술 개발 시에는 전로 내 용선 투입 비율(HMR)을 70% 이하로 낮춰, 제선 공정의 온실가스 배출을 효과적으로 줄일 수 있을 것으로 기대합니다. 이를 통해 탄소감축 설비 전환 이전까지 고객사의 탄소저감 제품 수요에 단기적으로 대응할 계획입니다.

EU CBAM · 고객의 탄소감축 요구에 대응하는 전기로 생산 체제 구축

유럽연합(EU)은 글로벌 탄소 감축을 촉진하고 역내 기업의 경쟁력 저하 및 탄소 누출을 방지하기 위해, 2026년부터 탄소국경조정제도(CBAM, Carbon Border Adjustment Mechanism)를 전면 시행할 예정입니다. CBAM은 유럽연합(EU)역내로 수입되는 제품의 생산 과정에서 발생한 탄소 배출량에 따라 추가 비용(탄소세)을 부과하는 제도입니다. 이러한 국제적 환경 변화와 고객의 탄소 감축 요구가 강화됨에 따라, 포스코그룹은 2022년 8월 CBAM 대응 전담팀을 신설하고, 포스코 유럽 사무소 및 포스코인터내셔널과 협력하여 CBAM에 적극적으로 대응하고 있습니다.

▲포스코는 탄소저감 생산체제로의 전환을 위해 지난해 2월 약 6000억 원을 투입해 광양제철소 내 연산 250만톤 규모의 대형 전기로 공장을 착공했으며, 오는 2026년 본격 가동에 나설 예정이다. 사진은 광양제철소 전경.

이와 더불어, 탄소감축 생산 체제 구축을 위해 기존 고로 방식 대비 최대 75%까지 탄소 발생량을 줄일 수 있는 전기로 공장을 2024년 2월 광양제철소에 연산 250만 톤 규모로 착공했습니다. 2026년 가동을 목표로 하고 있는데요. 용해 스크랩 장입 기술을 적용하면 기존 전기로 방식으로는 불가능했던 고급강 생산도 가능해질 것으로 전망됩니다. 이를 통해 적극적인 CBAM 대응은 물론, 탄소저감 강재를 안정적으로 공급할 수 있을 것으로 기대됩니다. 전기로에서 생산된 용탕*은 정련 공정에 바로 사용되어 자동차와 전기 강판 생산에 활용될 예정입니다. 포스코는 주원료인 스크랩의 선별, 분류와 2차 정련에서의 성분 정밀 제어 등 핵심 기술을 개발해, 2030년까지 자동차 강판과 전기 강판을 양산하는 것이 목표입니다.

*용탕 : 금속이 고온에서 녹아 액체 상태가 된 것으로, 전기로에서 철스크랩이나 직접환원철을 녹여 생산한 액체 철을 의미.

▲포스코그룹의 CCUS(탄소 포집·활용·저장) 기술 과정을 나타낸 전시 모형.

포스코와 포스코홀딩스 미래기술연구원은 제철소에서 발생하는 이산화탄소를 포집·재자원화해 탄소 배출을 줄이는 다양한 CCUS* 기술을 개발하고 있습니다. 현재 CCUS 기술은 여러 방식으로 실증되고 있는데요. 그 중 대표적인 세 가지 적용 방법을 소개합니다.

*CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) : 대규모로 배출되는 이산화탄소를 포집하여 산업적 용도로 직접 이용하거나, 고부가가치 제품으로 전환·활용하거나, 영구 또는 반영구적으로 격리시키는 기술.

코크스 오븐 활용 이산화탄소 취입 전환 기술

첫 번째는 철강 공정에서 발생한 이산화탄소를 분리·포집해 코크스 오븐에 취입하고, 이를 부생가스 발전의 열원으로 활용하는 방안입니다. 포스코는 2021년부터 RIST(포항산업과학연구원)와 함께 이산화탄소 포집·전환 기술 실증을 위한 민관 합동 국가연구개발 사업을 추진해 왔는데요. 2024년 1월 포항제철소에서 실증 테스트를 한 결과, 고순도 정제 에너지가 불필요하며, 중순도 이산화탄소만으로도 코크스 오븐 취입이 가능하다는 점이 확인됐습니다.

▲포스코 기술연구원은 2021년부터 이산화탄소 배출을 줄이고 에너지원인 COG를 추가 생산하며, COG를 정제하는 CCU 실증설비 과제 추진을 통해 COG 정제 기술력을 확보했다. 사진은 ‘증량 COG 처리 실증설비’ 모습.

또한, 코크스 오븐에서 배출되는 부생가스(COG, Cokes Oven Gas) 열량이 증가하는 효과도 얻을 수 있었습니다. COG는 연료가스, 부생수소 생산 원료, 고부가 화학제품 생산 원료 등으로 활용되는 에너지원으로, 열량이 높을수록 활용도가 더욱 높습니다. 이러한 성과를 인정받아, 코크스 오븐 활용 이산화탄소 취입 전환 기술은 2024년 산업통상자원부 ‘R&D 대표 기술 10선’에 선정되어 장관상을 받았습니다.

광물 탄산화 기술 개발

두 번째는 광물 탄산화 기술을 적용하는 방안입니다. 포스코홀딩스 미래기술연구원은 포집한 이산화탄소를 광물화해 육상에 저장하거나, 건설 소재로 재활용하는 CCU(이산화탄소 포집·활용) 기술을 개발하고 있습니다.

▲2024년 8월 ‘폐갱도 활용 이산화탄소 육상저장 시범사업’ 과제 착수회의에서 관계자들이 기념 촬영을 하고 있다.

포스코홀딩스는 2024년 7월, 산업통상부가 주관하는 ‘폐갱도 활용 이산화탄소 육상저장 시범 사업’ 과제에 주관기관으로 선정되었는데요. 제철소에서 발생하는 이산화탄소를 철강 슬래그와 반응시켜 고정화한 후, 총 300톤 규모의 탄산화 슬래그를 생산하여 폐갱도에 되메우는 기술을 설계하고 운영하는 사업으로, 포스코홀딩스는 지난해 11월, 삼척시와 협력해 탄산화 슬래그 실증 플랜트를 운영하고 있습니다. 포스코홀딩스는 이번 시범 사업을 기반으로 국가 CCS사업의 한계로 지적받고 있는 탄소저장소 부족 문제를 해결하고, 철강산업의 탈탄소 전환에 기여할 예정입니다.

CCS(이산화탄소 포집·저장) 단계적 상용화

세 번째는 CCS(이산화탄소 포집·저장) 기술을 단계적으로 적용하는 방안입니다. 포스코는 상용화된 이산화탄소 포집 기술을 활용해 코크스로, 소결로, 열풍로, 발전소 등 다양한 설비를 대상으로 가장 적합한 포집 기술을 탐색해 왔습니다. 이를 바탕으로 효율성과 효과성이 높은 설비부터 단계적으로 이산화탄소 포집을 확대해 나갈 계획입니다.

※ 자료 출처 : 포스코인터내셔널

포집된 이산화탄소는 압축·액화·정제 공정을 거쳐 운송과 저장에 필요한 물성으로 전환되며, 이후 밀폐형 지질 구조를 갖춘 폐유가스전이나 염대수층에 이산화탄소를 주입해 영구적으로 격리됩니다. 여기서 밀폐형 지질구조란, 불투과성 암석이 다공질 퇴적지형을 덮어 가스가 밖으로 새어 나가지 않도록 차단하는 지층을 의미합니다.

포스코그룹은 유망한 저장소로 동해 가스전뿐만 아니라 인도네시아를 포함한 동남아시아, 호주 북서부 등지를 탐색하고 있습니다. 2024년에는 수출입은행의 ‘국제 감축 사업 타당성 조사 지원 사업‘에 선정되어 인도네시아 크라카타우포스코(PT.Krakatau POSCO)의 CCS 예비타당성 평가를 수행했습니다. 이 평가를 통해 CCS 적용 방법을 구체화하고, 향후 국내 제철소에도 확대 적용할 계획입니다.

▲2024 기후산업국제박람회에 모형으로 전시된 포스코 수소환원제철기술 HyREX 공정.

유동환원로 방식으로 탄소저감 철강 원료 공급망 확보

수소환원제철은 제선 공정에서 기존에 석탄을 사용해 철광석의 산소를 제거하던 환원제 및 원료탄을, 석탄 대신 수소로 대체함으로써 온실가스 배출을 감축하는 기술입니다. 포스코는 이러한 수소환원제철 기술을 이미 상용화된 파이넥스(FINEX) 공정의 유동환원로 기술을 기반으로 개발하고 있습니다. 유동환원로 방식은 원료·설비기술 측면에서 해외 철강사들이 주로 사용하는 샤프트환원로 방식과는 뚜렷한 차이가 있습니다. 샤프트환원로는 철광석을 일정한 크기의 구형으로 가공한 고품위 DR Grade 펠렛을 원료로 사용해야 하지만, 유동환원로는 별도의 가공 없이 광산에서 채굴한 가루 상태의 일반 철광석 분광을 그대로 활용할 수 있다는 장점이 있습니다.

전 세계 철광석 공급량 17억 톤 중 DR Grade 펠렛의 비중은 약 4%에 불과합니다. 이러한 공급량으로는 세계적인 철강 수요를 충족시키기 어려운 상황입니다. 향후 수소환원제철이 본격적으로 상용화될 경우, 샤프트환원로 기술을 적용하는 해외 철강사들 사이에서 펠렛 확보 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 전망하는데요.

이러한 경쟁 심화 속에서 포스코그룹은, 유동환원로 방식을 채택함으로써 별도의 가공이 필요하지 않은 철광석 분광을 원료로 사용할 수 있어 생산원가가 상대적으로 저렴하고, 원료 확보에도 유리하다는 강점이 있습니다. 또한, 유동환원로 방식은 설비 기술 측면에서도 샤프트환원로 방식에 비해 온도 제어가 쉽다는 장점이 있습니다. 포스코가 개발한 유동환원로 기반 파이넥스 공정은 수소 투입 및 DRI(직접환원철) 제조 기술이 적용되어, 수소환원제철 분야에서 가장 경쟁력 있는 기술로 평가받고 있습니다.

2030년 HyREX 상용화 기술 완성 목표 추진

포스코그룹은 2021년부터 포항제철소 내 수소환원제철 건립을 위한 용지(135만㎡, 41만 평) 조성 인허가 절차에 착수했으며, 2022년 7월에는 FINEX 설비 설계 경험을 보유한 기업 프라이메탈스(Primetals)와 공동 엔지니어링 업무협약을 체결했습니다. 이 협약을 바탕으로 HyREX 데모 플랜트의 주요 설비에 대한 공동 설계를 진행하고 있으며, 포항제철소에 연산 30만 톤 규모의 시험 설비 건설을 추진할 예정입니다.

▲포스코는 지난해 1월 26일 포항제철소에 수소환원제철 개발센터를 개소하고, 2030년 수소환원제철 상용 기술 개발 완료를 목표로 연구개발을 지속하고 있다.

또한 2023년 포항 기술연구원에 배치(Batch)당 50kg 규모의 수소 유동환원 실험로를 도입하여 수소 유동환원 기술을 검증했습니다. 이어 2024년 1월에는 수소환원제철 개발센터를 개소하고, 4월에는 시간당 1톤 규모의 ESF(전기용융로, Electric Smelting Furnace) 파일럿(Pilot) 설비를 준공해 첫 출선에 성공함으로써, 전기용융로 요소 기술 개발과 HyREX 기술 완성의 토대를 마련했습니다. 포스코그룹은 2030년까지 HyREX 상용화 기술개발을 목표로 실증사업을 추진하고 있습니다. 그러나 수소환원제철 상용화 도입을 위해서는 청정에너지 인프라 구축에 대한 정책 지원, 청정수소 경제성 확보, 탄소저감 제품에 대한 시장 수용성 등 탈탄소 이행 환경이 사전에 마련되어야 합니다. 이에 따라 국가 인프라 및 정책·제도적 기반이 마련되고, 시장 수용성이 확보되는 시점부터 기존 고로 설비를 HyREX 설비로 단계적으로 전환할 계획입니다.

수소환원제철 기술 개발을 위한 국내외 협력 네트워크 강화

수소환원제철 기술은 국가 안보와 국민경제에 미치는 전략적 중요성이 인정되어, 2024년 1월 국가 전략기술로 선정되었습니다. 이어 2024년 5월에는 과학기술정보통신부의 ‘글로벌 R&D 플래그십 프로젝트’ 중 하나로 ‘한국형 수소환원제철용 철광석 최적화 기술개발(철강)’이 선정되었습니다. 포스코그룹은 이러한 국내 공감대를 바탕으로, 2030년 상용화 기술 개발을 목표로 국책과제와 연계한 ‘한국형 수소환원제철 실증사업’을 준비하고 있습니다. 또한, 글로벌 철강업계의 탈탄소 전환을 촉진하기 위해 다양한 기술 개발 협력에도 적극적으로 참여하고 있습니다.

특히, 포스코그룹은 2023년부터 글로벌 철강사들과 경쟁을 넘어 협력을 통해 탄소 감축 기술 개발을 가속화하고자 ‘HyREX R&D Partnership’을 운영하고 있습니다. 이 파트너십에는 글로벌 철강사, 원료사, 에너지사 등 총 19개 유관 기업이 참여하고 있으며, 2024년 11월에는 1차 컨퍼런스를 성공적으로 개최한 바 있습니다. 또한, 세계철강협회와 스웨덴 철강사 SSAB 등과 협력하여 2021년과 2022년에는 국제수소환원제철포럼(HylS Forum) 개최를 주도했으며, 2023년부터는 세계철강협회가 주관하는 혁신기술 컨퍼런스(Breakthrough Technology Conference)로 확대해 운영하고 있습니다.

▲‘2025 기후산업국제박람회’에 포스코그룹의 탈탄소 비전을 형상화한 콘텐츠가 전시되어있다. 포스코그룹은 한국형 수소환원제철(HyREX)을 중심으로, AI와 브릿지 기술을 통한 실질적 탄소감축, 청정 에너지 전환 확대를 추진하고 있다.

수소환원제철 기술부터 탄소감축 브릿지 기술, 에너지 전환을 아우르는 포스코그룹의 다양한 리얼옵션 전략은 철강산업의 탈탄소 실현에 한 걸음 더 가까워지는 핵심적인 역할을 할 것으로 기대합니다. 포스코그룹은 기술 혁신과 전략적 로드맵을 바탕으로 철강산업의 탈탄소 혁신을 향해 꾸준히 나아갈 예정인데요. 지속가능한 미래를 향한 포스코그룹의 탈탄소 여정, 함께 지켜봐 주세요!