인류는 수천 년 동안 철과 함께 진화해왔습니다. 불로 녹이고 망치로 두드려 형태를 만들며 문명을 세우고, 산업을 확장했는데요. 오늘날도 다르지 않습니다. 철은 여전히 세계 경제를 움직이는 가장 근본적인 힘입니다. 그러나 과거 불꽃 속에서만 경쟁력을 찾던 철강산업이 지금은 기술과 장벽, 미래를 위한 도전 앞에 서있다고 하는데요. 경제 전문 유튜브 채널 ‘삼프로TV’의 김프로와 함께 자세한 내용을 알아보겠습니다.

‘산업의 쌀’이라 불리는 철강. 쌀이 식탁에서 빠질 수 없듯이, 철강은 모든 산업에서 빠질 수 없는 기초 핵심 소재입니다. 철은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 많은 곳에 활용되고 있습니다. 그러나 지금 우리가 마주한 철은 더 이상 단순한 ‘소재’가 아닙니다. 산업의 성장과 경쟁력을 결정하는 철강의 정교한 진화가 산업 전반의 기초를 바꾸고 있습니다.

한국 철강산업은 끊임없는 기술 혁신과 품질 향상을 통해 글로벌 표준을 선도하고 있습니다. K-철강의 경쟁력은 세계 최고 수준의 기술력에서 비롯됩니다. 한국 철강 기업들은 극한의 환경에서도 성능을 유지하는 특수강 개발에 집중하며 기술적 우위를 점하고 있습니다.

포스코의 고망간강은 세계 최초로 독자 개발한 특수강으로, 철에 망간을 10~30% 첨가한 합금강입니다. 우수한 저온 인성(저온 환경에서 충격에 잘 견디는 성질)을 갖추고 있어 극저온 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘하며, 에너지 분야를 비롯한 다양한 산업에서 널리 활용되고 있습니다. 특히 고망간강은 LNG 저장탱크 및 선박 소재용 분야에서 세계 표준으로 자리매김하며 글로벌 시장을 선도하고 있습니다. 이순기 포스코 수석연구원은 “천연가스를 액화시키려면 -165℃가 돼야 하는데, 일반강은 이를 견딜 수 없다”라고 말했습니다.

1970년 포항제철소의 착공과 함께 우리나라의 중화학공업 시대*는 시작됐습니다. 철강은 국가 산업의 근대화부터 현대화까지, 모든 순간을 함께 해오며 지금도 든든하게 제조업을 받쳐주는 역할을 하고 있습니다.

*중화학공업 시대 : 국가 경제 발전 과정에서 철강, 조선, 기계, 석유화학, 자동차, 전자 등과 같은 산업이 중심이 되는 시기. 한국에서는 1970년대에 정부 주도로 본격적인 중화학공업 육성 정책이 추진되었다.

그러나 철강산업은 최근 새로운 도전에 직면했습니다. 무역 장벽이 더욱 높아진 것인데요. 미국이 철강을 다시 강조하기 시작한 건, 철강이 현재뿐만 아니라 미래를 결정지을 수 있는 주력산업이라는 인식에서 비롯됐다는 분석이 지배적입니다.

이에 질세라 유럽도 역내 산업 보호를 명분 삼아 철강 수입 장벽을 대폭 높이겠다고 발표했습니다. 대표적인 수출주도형 경제 모델인 한국 산업의 구조에서 철강은 직격탄을 맞을 수밖에 없었는데요. 이는 지속적인 수출 감소로도 이어졌습니다.

안팎으로 한국 철강의 위기가 계속되는 가운데, 철강은 탈탄소 전환이라는 새로운 도전에도 직면하고 있습니다. 기후 재난의 주요 원인인 온실가스 감축을 위해 세계 각국은 탄소 배출을 줄이고자 노력하고 있는데요. 그 일환으로 EU가 올해부터 ‘탄소국경조정제도(CBAM)’*을 시행한다고 밝혔습니다. 국내 온실가스 감축 목표도 강화되고 있고요.

*탄소국경조정제도(CBAM, Carbon Border Adjustment Mechanism) : 유럽연합(EU)이 탄소 유출 문제를 해결하기 위해 도입한 제도로, EU로 수입되는 특정 제품의 제조 과정에서 발생한 탄소 배출량에 따라 세금을 부과하는 정책.
**국가온실가스감축목표(NDC, Nationally Determined Contribution) : 각 회원국이 온실가스 배출에 대한 책임과 역량을 고려해 자발적으로 얼마만큼의 온실가스 배출을 줄일 것인지를 유엔기후변화협약에 공식적으로 제출하는 계획.

미국의 관세 강화와 중국의 저가 공세에 탄소 규제까지. 이처럼 철강산업은 사면초가의 상황에 놓여 있습니다. 그렇다면 철강산업이 생존을 위해 찾은 전략은 무엇일까요?

무역 장벽 돌파! 해외 고수익·고성장 시장을 여는 ‘완결형 현지화 전략’

철강산업은 현지 생산에서 문제 해결 방법을 찾았습니다. 해외 고성장·고수익 시장에서 현지 생산 및 가공 판매 체계를 구축하는 ‘완결형 현지화 전략’이 그것이죠. 국내 자동차, 전자, 조선업 등이 현지 생산 전략을 선택하자 그 토대가 되는 철강산업 역시 우리 기업들의 든든한 지원군으로 함께 움직이기 시작했습니다.

소재를 공급해야 하는 철강산업은 제철소 현지 건립 등 생산 현지화에 더욱 집중하고 있습니다. 포스코그룹은 2029년 상업 생산을 목표로 하는 현대차그룹의 미국 루이지애나 제철소 건설 프로젝트에 참여하고, 인도 1위 철강사인 JSW그룹과 합작해 인도에 규모 600만 톤의 일관제철소 건설을 추진하고 있습니다. 이에 더해 미국 조강 생산량 1위 클리블랜드 클리프스(Cleveland-Cliffs) 철강사와도 협력에 나섰습니다.

이로써 현지 시장 진출을 강화하고 공급 체계를 확보했는데요. 이제 철강의 완결형 현지화 전략은 특히 미국에 진출한 한국 조선과 방산업을 지원하며 한미 간 중요한 산업 동맹인 MASGA* 프로젝트에서도 중요한 뒷받침을 할 것으로 예상됩니다.
*MASGA(Make American Shipbuilding Great Again, 마스가) : ‘미국 조선업을 다시 위대하게 만들자’는 뜻으로 한국 정부가 미국 조선업 재건을 돕기 위해 제안한 대규모 협력 프로젝트.

철강 탈탄소 전환의 유일한 해법 ‘수소환원제철’

그러나 철강산업의 도전은 여기서 끝이 아닙니다. 시장을 주도할 경쟁력을 갖추면서 탄소 배출도 획기적으로 줄이며 인류의 미래를 생각해야 하는 과제에도 직면해 있는 것인데요. 현재 유일한 대안으로 손꼽히는 것이 바로 수소환원제철(Hydrogen-based Direct Reduced Iron)입니다. 수소환원제철은 제선 공정에서 기존에 석탄을 사용해 철광석 속 산소를 제거하던 환원제를 수소로 대체하는 기술입니다. 수소환원을 통해 산소를 제거한 환원철을 전기용융로에 투입하면, 불순물을 효과적으로 제거하며 고품질 철강 제품을 생산할 수 있습니다. 이 방식은 기존 고로 공정 대비 약 5분의 1 수준으로 탄소 배출을 줄일 수 있어, 궁극의 탈탄소 제철 기술로 주목받고 있습니다. 때문에 수소환원제철 기술 개발과 상용화를 위해 세계 철강사들의 경쟁이 치열한 상황이죠.

▲(왼쪽) 포스코는 2024년 1월 26일 포항제철소에 수소환원제철 개발센터를 개소하고 2030년 수소환원제철 상용 기술 개발 완료를 목표로 연구개발을 지속하고 있다. (오른쪽) 포스코 HyREX 추진반 김치환 리더가 HyREX 공법에 대해 설명하고 있다.

포스코는 2024년 포항제철소에 수소환원제철 개발센터를 짓고, 이곳에서 시험 설비 구축과 상용화 기술 개발에 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 포스코가 세계 최초로 개발한 파이넥스(FINEX) 공법의 유동환원로 기술을 확장해 수소를 최대 100%까지 사용하는 하이렉스(HyREX)의 상용화 기술을 개발하는 것입니다.

수소환원제철은 혁신적인 공정입니다. 정은미 선임연구위원은 “실험실에서 생각한 일반적인 화학식을 실제 대규모 공정 설비로 구현한다는 것이기 때문에 굉장히 도전적인 과제”라고 말했습니다. 그렇기에 우리는 수소환원제철을 ‘꿈의 기술’이라고 부르는 것이죠.

그럼에도 철강산업의 성장을 위해서는 반드시 우리가 먼저 성공시켜야만 합니다. 현재 포스코는 HyREX 데모플랜트(Demo Plant)를 건설하는 계획을 갖고 있습니다. 기술 개발이 완수되면 속도감 있게 상용화를 진행할 예정입니다. 또한, 수소환원제철 상용화를 위해서는 수소와 전기에너지가 대량으로 필요해 반드시 인프라가 함께 조성되어야 합니다.

▲포스코 수소환원제철 기술 HyREX 공정의 특징을 시각적으로 형상화한 모형. 4기의 유동환원로 설비와 전기용융로 설비를 나타낸다.

수소환원제철은 미래를 결정짓는 핵심 사업으로서 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 이에 정부도 실증 설비 예비타당성 조사 통과, K-스틸법 추진 등으로 이 전환에 힘을 싣고 있습니다. K-스틸법은 국내 철강업계가 직면한 글로벌 수요 둔화, 저가 철강재 수입 증가, 미국 등 주요국의 관세 장벽 강화를 비롯해 탈탄소 규제 부담 심화에 대응하기 위한 종합 입법 패키지로, 지난해 11월 국회 본회의를 통과했습니다. K-스틸법은 탈탄소 전환이라는 시대적 과제를 해결하고 국내 철강산업의 새로운 도약을 위한 전환점이 될 전망입니다.

▲ 포스코 하이렉스(HyREX) 기술로 운영될 제철소 전경. (※가상 시뮬레이션으로 연출한 영상)

산업의 근간이 흔들리고 있습니다. 세계 제조업의 전환점을 지나고 있는 지금, 한국 철강산업은 선택의 기로에 서있습니다. 과거의 방식에 머물 것인가, 아니면 위기를 넘어 새로운 기준을 만들 것인가. 세계의 표준이 되어 경쟁력과 기술 주도권을 갖기 위해 K-철강은 끊임없이 변화하고 있습니다.

▼K-철강, 세계의 표준이 되다 보러 가기

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!

급변하는 세계정세 속에서 주목해야 할 최신 글로벌 경제 및 산업 이슈는 무엇일까요? 포스코경영연구원 전문가들이 포스코그룹의 주요 사업과 관련한 글로벌 산업, 경제 동향을 심층 분석해 드립니다. 국제해사기구(IMO)가 2028년부터 해운 탄소세를 도입하기로 결정하면서 LNG 핵심소재 및 가스사업에서 다양한 기회와 가능성이 대두되고 있습니다. 해운 탄소세 부과 결정이 포스코그룹의 사업에 어떠한 영향을 미칠지, 포스코경영연구원 장기윤 수석연구원과 함께 살펴봅니다.

포스코경영연구원 장기윤 수석연구원

▲지난 4월 7~11일 국제해사기구(IMO)에서 개최한 ‘제83차 해양환경보호위원회(MEPC 83)’ 모습. (사진 출처 : 한국해양교통안전공단(KOMSA))

국제해사기구(IMO)가 마침내 해운 탄소세(GHG pricing mechanism) 도입을 공식화했습니다. 2028년부터 5,000톤 이상 모든 선박에 탄소세가 부과되는데요. 해상 운송의 온실가스를 줄이기 위한 오랜 논의가 드디어 결실을 맺은 셈입니다.

이번 결정은 최근 열린 제83차 해양환경보호위원회(MEPC83)에서 확정됐습니다. IMO는 전 세계 해운업계가 2035년까지 탄소 배출량을 2008년 대비 최대 43%까지 감축해야 한다는 목표를 제시했습니다. 만약 이 목표를 달성하지 못할 경우, 해운사들은 배출한 이산화탄소 1톤당 U$100에서 최대 U$380까지 해운 탄소세를 내야 합니다. 이 금액은 선박 규모와 운항 거리, 배출량에 따라 달라질 수 있지만, 업계에서는 결코 가볍게 볼 수 없는 수준입니다.

*국제해사기구(IMO) : 해상환경을 보호하고 해상 안전과 효율적인 해운을 보장하는 유엔(UN)의 전문 기구.

이렇게 되면 전 세계적으로 걷히는 해운 탄소세 규모는 연간 U$100억, 우리 돈으로 약 14조 2,450억 원에 달할 것으로 전망됩니다. 해운업계 입장에서는 부담이 만만치 않은 상황이죠. 이번 IMO의 결정은 단순히 세금 부과에 그치지 않고, 해운업계 전반에 걸쳐 탄소 배출 감축을 촉진할 것으로 보입니다. 일부 해운사들은 이미 LNG 선박 등 기존에 비해 온실가스 배출이 적은 선박을 도입하거나, 저탄소 연료 사용을 확대하는 등 선제적으로 대응에 나서고 있습니다.

국제에너지기구(International Energy Agency·IEA)에서 발표한 2022년 기준 전 세계 온실가스 배출 비중을 부문별로 살펴보면, 운송 부문이 전체의 16%를 차지하고 있습니다. 이 중에서 선박이 차지하는 비율은 2%입니다. 즉, 해운업은 전 세계 온실가스 배출량의 약 2%를 차지하고 있는 셈인데요. 이는 도로 교통(12%)이나 항공(1%)과 비교했을 때, 해운업이 결코 적지 않은 비중을 차지하고 있음을 알 수 있습니다. 따라서 전 세계적인 탈탄소 목표 달성에 해운업의 온실가스 감축 노력과 역할이 중요해지고 있죠.

국제사회에서 해운업의 온실가스 배출 문제가 본격적으로 공론화되기 시작한 건 2000년부터입니다. IMO는 2003년 해운 분야의 온실가스(GHG) 배출에 대한 초기 연구를 시작했는데요. 2005년에 선진국에 온실가스 감축 목표 의무를 부여하는 교토의정서*가 발효됐지만, 해운 부문은 직접 포함되지 않았고 대신 IMO의 역할 요구가 크게 증가했습니다. 이에 따라 IMO는 이후 선박의 에너지 효율 기준 및 연료 소비 보고 의무화 시스템을 도입하고 탄소세, 배출권 거래제 등 시장 기반 온실가스 감축 정책을 제안하는 등 해상 탄소 배출과 관련한 논의를 빠르게 진행해왔습니다.

2023년에는 해운 탄소세 논의가 급물살을 타기 시작했는데요. IMO는 新온실가스(GHG) 전략을 수립하고 ‘2050년 국제 해운 탄소중립’ 목표를 공식 채택하면서 해운 탄소세 도입을 본격화했습니다. 그 결과 올해 4월 열린 ‘제83차 해양환경보호위원회(MEPC 83)’에서 2028년부터 해운 탄소세 부과가 전격 결정되었는데요. IMO 회원국들과의 논의를 통해 탄소세의 구체적인 부과 기준과 요율이 확정되면, 2028년 해운 탄소세가 도입될 전망입니다.

*교토의정서 : 1997년 일본 교토에서 열린 제3차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP3)에서 채택된 국제 협약. 온실가스(이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등)의 배출을 줄이기 위해 선진국에 법적 구속력이 있는 감축 목표를 부여한 최초의 국제 협약(2005년 발효, 선진국에 온실가스 감축 의무 부여된 반면 개도국은 제외)

해운 탄소세가 도입되면 해운업에는 어떤 영향이 있을까요? 먼저 기존 중유(MGO(Marine Gas Oil), HFO(Heavy Fuel Oil)) 선박의 운용비가 크게 오를 것으로 보입니다. 반면 LNG(액화천연가스) 선박은 CO₂ 배출이 20~30% 낮아서 탄소세 부담이 훨씬 적죠. 해운업계가 중유에서 LNG로 선박 연료를 전환하면서 LNG 연료의 수요가 증가*되고 따라서 기존 선사들이 신규 선박을 발주할 때 LNG 추진 선박이 이를 대체할 유인이 큽니다. 특히 장거리 운항이나 대형선(컨테이너선, 유조선 등) 중심으로 수요가 크게 늘 것으로 보입니다.
*장기적으로 LNG 사용 확대에 따른 메탄(CH4) 배출량 증가, 암모니아/수소 등 무탄소 연료간 경쟁 불가피하지만, 향후 2040년까지 브릿지 선박 연료로서 성장 지속세 전망.

▲지난 7월 포스코인터내셔널이 준공한 광양 제1터미널 전경. 포스코인터내셔널은 광양 LNG터미널에 벙커링 전용 인프라를 구축해 관련 사업을 추진중이다. 현재 1만 2500㎥급 규모의 LNG 벙커링 전용선을 건조 중이며, 선박이 인도되는 2027년 2분기부터 본격적으로 사업을 개시할 계획이다. (사진 출처 : 포스코인터내셔널)

LNG 선박이 늘면, 당연히 연료를 공급하는 LNG 벙커링 수요도 같이 늘어납니다. 높은 비용을 들여 항만마다 LNG 저장 급유 시설을 짓는 것보다 해상에서 LNG를 충전하는 벙커링선 건조가 비용 대비 효과적이기 때문인데요. 따라서 LNG 추진 선박 증가는 항만의 LNG 벙커링 인프라 수요 동반 확대로 이어질 전망입니다. 주요 항만들은 LNG 벙커링 터미널이나 벙커링 선박에 투자할 가능성이 높아지고, 특히 싱가포르, 네덜란드 로테르담, 부산과 같은 글로벌 허브 항만에서 LNG 벙커링 수요가 빠르게 증가할 것으로 예상됩니다.

더불어 LNG 저장 및 운송 관련 소재 수요에도 영향을 미칠 것으로 보이는데요. LNG는 -162℃ 초저온에서 저장·운송해야 하기 때문에, 극저온 단열소재(진공 단열패널, 알루미늄 합금 등)나 고내식성·내열성 소재 수요도 확대될 것입니다. LNG 추진선박과 벙커링에 사용되는 핵심소재로는 극저온용 고니켈강(9% Ni 강), 인바(Invar) 합금, 고망간강, 진공단열재 등이 있습니다.

LNG 선박 한 척(표준형 17만 4000㎥ 기준)에 들어가는 고니켈강은 1500~2000톤, 인바 합금은 500~700톤, 진공단열재는 1만~1만 2000㎡ 정도로 추정됩니다. 벙커링선(7500㎥ 기준)에도 고니켈강 600~800톤, 인바합금 200~300톤, 진공단열재 4000~5000㎡가 들어가죠. 이와 같은 핵심소재들은 극저온 환경에서 안정성과 효율성을 확보하기 위해 필수적이기 때문에 향후 소재 산업의 성장도 기대됩니다.

▲포스코가 독자 개발한 극저온용 고망간강은 2022년 국제해사기구(IMO) 산하 해상안전위원회(MSC)에서 국제 기술 표준(IGC Code, 국제가스운송선 코드의 재료 기준)에 정식으로 등재되어, 선박의 극저온 화물탱크(LNG, LPG 등)나 연료탱크에 사용이 가능하다. 사진은 진공흡착식 크레인으로 이송되고 있는 고망간강 모습.

IMO는 2028년 해상 탄소세 부과를 시작으로, 향후 과세 기준을 강화하고 톤당 부과 비용도 높일 것으로 보입니다. 이에 따라 앞으로 LNG 추진선이 더욱 늘어날 것으로 예상되는데요.

전 세계 선박 중 LNG 추진선 비율은 10% 미만으로 현재 1308척 수준입니다. 2028년에는 2300척 이상으로 늘어날 전망이며, 벙커링선도 현재 23척에서 2028년 이후엔 최소 50척 이상이 필요할 것으로 보입니다.

이 같은 흐름에 따라 포스코그룹도 LNG 전용선을 도입해 해상 탄소세를 비롯한 국제 환경규제에 대응하고 그룹의 에너지 사업을 본격 확장하고 있습니다. 포스코그룹은 지난 5월 23일, 전남 목포 HD현대삼호에서 그룹 최초의 자체 LNG 전용선인 ‘HL FORTUNA호’를 선보였습니다.

▲포스코그룹 첫 LNG 전용선 ‘HL FORTUNA’.

HL FORTUNA호는 전장 299m, 폭 46.4m, 적재용량 17만 4000㎥ 급 LNG 운반선으로, 북미산 LNG 운송에 최적화된 사양입니다. 한 번에 대한민국 전체가 12시간 사용할 수 있는 천연가스를 실어 나를 수 있는데요. LNG를 주연료로 사용하는 이중연료 시스템과 운송 중 증발된 가스를 다시 냉각해 연료로 복원하는 고효율 재액화 설비를 갖춰 국제 환경규제에도 유연하게 대응할 수 있도록 설계됐습니다.

전용선은 시운전을 거쳐 하반기부터 글로벌 LNG 트레이딩에 투입되는데요. 2026년부터 미국 루이지애나 셰니에르 터미널에서 선적을 개시해 국내 도입과 해외 트레이딩에 활용될 예정입니다. 이 선박은 광양 LNG터미널 기준 연간 5회 이상 왕복하며, 포스코인터내셔널의 북미 장기계약 LNG 물량을 운송할 계획입니다.

이번 LNG 전용선 도입으로 LNG 생산부터 저장, 발전까지 아우르는 포스코그룹의 LNG 밸류체인이 한층 강화되었는데요. 앞으로 포스코그룹은 그룹 시너지와 역량을 바탕으로 급변하는 국제 환경규제에 적극적으로 대응하며 LNG 사업은 물론 다양한 주요 핵심 사업 분야에서 기회와 가능성을 발굴할 것으로 기대됩니다.

인류는 오랫동안 농기구를 나무로 만들어 사용해 왔습니다. 그러다 청동이 등장했지만, 청동은 너무 귀하고 비싸서 주로 귀족이나 지배층의 장신구로 쓰였습니다. 게다가 열과 압력에도 약해 농기구로 사용하기에는 한계가 있었죠. 그런데 철이 등장하면서 상황이 완전히 달라집니다. 철은 청동보다 훨씬 더 강해서 농기구와 무기로 널리 보급될 수 있었고, 문명의 발전 속도도 그야말로 폭발적으로 빨라졌습니다. 전쟁의 승패와 국가의 명운까지도 철기가 좌우하게 되었죠.

히타이트 문명, 들어보셨나요? 지금의 튀르키예, 그러니까 고대 아나톨리아 반도에 기원전 1600년부터 1178년까지 존재했던 나라입니다. 이 히타이트 제국이 철을 제련해 무기로 사용하기 시작하면서, 이른바 ‘철기혁명’이 일어났죠. 청동보다 훨씬 단단한 철기는 무기와 농기구의 대중화를 이끌었고, 히타이트는 철제 전차를 앞세워 메소포타미아와 이집트까지 세력을 넓힙니다. 하지만 영원한 강자는 없는 법. 히타이트는 철기 생산 기술을 국가 기밀로 삼아 강력한 군사력을 자랑했지만, 결국 이 기술이 유출되면서 인류는 본격적인 철의 시대로 접어들게 됩니다. 바로 新 철기 시대의 서막이 열린 것이죠.

시간을 훌쩍 뛰어넘어, 이번에는 몽골제국 시대로 가보겠습니다. 몽골군은 철로 만든 등자와 마구를 활용해 기마 전술 혁신을 일으켰습니다. 로마 시대까지만 해도 등자가 없어서, 기병들은 말 안장의 손잡이를 잡고 검과 창을 동시에 써야 했으니 얼마나 불안정했겠어요. 하지만 등자가 등장하면서 기병의 안정성이 크게 높아졌고, 몽골군은 이 작은 철조각 덕분에 유라시아 대륙을 휩쓸며 압도적인 기동력과 타격력을 자랑했습니다. 정말 작은 철 한 조각이 역사상 가장 큰 단일 제국이라는 수식어까지 안겨준 셈이죠.

19세기 산업혁명 이후에는 철강이 대량 생산되기 시작합니다. 무기, 선박, 철도, 포탄 등 전쟁과 산업을 움직이는 거의 모든 것들이 철로 만들어지기 시작했죠. 이때부터 철강 생산량은 한 나라의 국력을 보여주는 상징이 되었습니다. 철제 대포는 청동 대포보다 훨씬 더 강한 압력을 견딜 수 있었고, 증기기관의 발전으로 등장한 철도 인프라는 병력과 보급품을 신속하게 이동시키며 전장의 속도와 규모 자체를 바꿔놓았습니다.

철강이 한 나라의 경쟁력을 좌우하는 핵심 소재라는 점은 태평양 전쟁 당시 일본의 사례를 보면 더욱 잘 알 수 있습니다. 20세기 초, ‘거함거포주의’*가 전 세계를 휩쓸면서 각국이 앞다퉈 거대한 전함을 건조하기 시작했는데요. 일본도 예외는 아니었습니다. 1941년 진주만 공습 이후, 일본은 길이만 263m에 무려 460mm 주포를 장착한 야마토급 전함을 만들어내는데요. 이 거대한 전함은 일본 해군력의 상징이었지만, 이런 거함 건조 경쟁은 결국 막대한 철강 낭비와 전략적 실패로 이어지고 맙니다.

*거함거포주의 : 거포와 중장갑을 갖춘 거대한 전함을 해군력의 중심으로 여기는 사상.

왜 그랬을까요? 사실 태평양 전쟁 당시 일본은 철이 크게 부족한 상황에 처하게 됩니다. 전쟁 전만 해도 일본은 대부분의 철을 미국산 고철에 의존하고 있었는데, 자신들을 도와주던 미국을 공격하면서 스스로 궁지에 몰리게 된 거죠. 철이 부족해진 일본은 1930~1940년대 조선에서 대규모 고철 공출을 강행합니다. 가정집 냄비부터 사찰의 종까지, 쇠붙이라면 모조리 가져갔고, 이로 인해 한반도의 산업 기반이 크게 무너졌습니다. 그럼에도 불구하고 전쟁 말기에는 철이 너무 부족해 항공기나 선박을 목재로 만들기도 했으니… ‘철이 곧 국력’이라는 말이 왜 나왔는지, 이제 이해가 되시죠?

그렇다면 현대에 들어서 철강의 역할은 어떻게 달라졌을까요? 20세기 후반 이후, 항공기나 미사일처럼 복합 소재를 사용하는 무기 체계가 등장하면서, 예전만큼 철에만 의존하지 않는 것처럼 보이기도 합니다. 하지만 여전히 전차, 함선, 탄약 제조 등 군사와 산업의 핵심에는 철이 자리 잡고 있죠. 게다가 철의 가치는 무궁무진합니다. 최근에 탄소섬유 합금, 초고강도 특수강 등 더 강하고 더 가볍고, 더 똑똑한 철이 계속해서 개발되고 있는데요. 그 대표적인 예가 바로 포스코의 고망간강입니다.

고망간강이라고 하면 대부분 LNG 운반선에 쓰이는 소재라고 생각하실 텐데요. 사실 그 진가는 훨씬 더 다양한 곳에서 발휘됩니다. 고망간강은 극저온 환경에서도 강도를 유지할 뿐만 아니라, 자성이 없다는 점이 큰 특징이죠. 이러한 특징 덕분에 바다에 심어놓은 기뢰*의 위협에서도 자유로울 수 있습니다.

*기뢰(機雷) : 수중에 설치되어 함선이 접근 또는 접촉했을 때, 자동 또는 원격 조작에 의해 폭발하는 수중 병기.

기존에는 기뢰가 자성에 반응해 쇠로 된 배가 가까이 오면 폭발하는 탓에, 플라스틱(FRP)으로 소해정을 만들어 기뢰를 제거하곤 했습니다. 하지만 플라스틱으로는 큰 배를 만들기가 쉽지 않다는 한계가 있었죠. 반면, 고망간강을 사용하면 크고 튼튼한 배를 만들 수 있을 뿐 아니라, 자성이 없는 선체 덕분에 기뢰의 위험에서도 벗어날 수 있습니다. 포스코 고망간강, 존재감이 남다르다고 할 수밖에 없겠죠?

이처럼 고망간강은 기뢰 제거 소해함은 물론, LNG 운반선, 전차, 잠수함 등 다양한 분야에서 활약하며, 군사 강국들 사이에서도 그 가치를 점점 더 인정받고 있습니다.

요즘 제일 잘 나가~ K-방산 이야기인데요!  K9 자주포, K2 전차, 호주에 수출된 레드백까지, 우리나라 기갑 차량들이 세계 시장을 선도하고 있습니다. 이러한 대한민국의 방산 신화 뒤에는 세계 최고 수준의 철강도 든든하게 버티고 있어요.

먼 옛날, 국가의 흥망을 좌우하던 전략적 자원에서 이제는 국가 안보와 경제를 든든하게 지탱하는 핵심 요소로 자리 잡은 철강! 이 공식은 앞으로도 쉽게 바뀌지 않을 것 같습니다. 여러분은 철강이 앞으로 또 어떤 분야에서 혁신을 만들어낼 거라고 생각하시나요? 그게 무엇이든, 여러분의 상상이 현실이 되는 날이 머지않았을 겁니다!

▼강철로 쓰는 세계사 영상으로 만나보기

포스코가 세계 최초로 개발한 고망간강이 미래 첨단 방위산업의 신소재로 개발되며, 이를 통해 글로벌 방위산업 시장에서의 시장 경쟁력을 높여나갈 예정이다. 포스코와 HD현대중공업은 28일, 부산 벡스코(BEXCO)에서 열린 국제해양방위산업전(MADEX)에서 ‘미래 첨단함정 신소재 개발 및 실선 적용’을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다.

이번 협약은 민간부문에서 이미 사용되고 있는 고망간강을 함정 선체에 최초로 적용하기 위한 공동 연구를 목표로 한다. 이를 통해 조선 분야에서는 LNG연료탱크용으로만 사용해온 고망간강의 용도를 확대 적용해 포스코가 독자개발한 고망간강의 기술력을 바탕으로 미래 사장 변화를 주도해 나간다는 계획이다.

고망간강은 자성을 띠지 않는 비자성 특성을 가진 강재로, 기존 함정에서 필요했던 ‘탈자(자기 제거)’ 작업을 최소화할 수 있다. 이로 인해 기뢰(자성에 반응하는 해상 폭탄) 부설이나 수거 작업시 함정의 피격에 의한 생존성을 크게 높일 수 있다. 또한, 고망간강은 일반 선급강 대비 강도가 약 10% 높아, 외부 충격이나 폭발에도 선체가 쉽게 손상되지 않으며 선체 경량화도 가능할 것으로 기대된다.

고망간강의 성공적인 상용화 배경에는 장인화 포스코그룹 회장이 강조해 왔던 기술 우위를 통한 본원 경쟁력 강화 방침이 자리하고 있다. 장 회장은 지난 2018년 포스코 철강부문장(대표이사 사장)을 맡아 철강 신소재와 마케팅 및 해외 철강 네트워크 구축 등 철강 경쟁력 강화를 통한 성장 동력을 이끌어왔다.

이번 협약이 체결된 국제해양방위산업전은 해군, 방위사업청, 국내외 조선 및 방산기업 등 다양한 기관과 기업이 참가해 해양 방위산업의 최신 기술과 트렌드를 볼 수 있는 국내 최대 규모의 해양방산 전시회다.

특히, K-철강과 K-방산을 각각 대표하는 포스코와 HD현대중공업이 해군 및 방산 관계자, 글로벌 바이어 등 다양한 이해관계자 앞에서 협력 의지를 공식화함으로써, 양 산업의 동반성장과 첨단기술 협력의 상징적 의미를 더했다.

포스코는 국제해양방위산업전 기간 중 열리는 함정기술무기체계 세미나에서 ‘함정 생존성 향상을 위한 신소재 개발 현황’, ‘특수목적함용 선체 소재로서의 비자성 고망간강’ 논문 두 건도 발표할 예정이다.

포스코 관계자는 “세계 최고 수준의 철강 기술력과 소재 개발 경험을 바탕으로 비자성 특성을 가진 고망간강 등 다양한 신소재를 개발해왔다”며 “이번 협력을 통해 차세대 함정의 기술경쟁력 향상 등 실질적인 성과를 창출하고 국가 방위산업의 부흥을 위한 획기적인 신소재 개발을 지속적으로 확대해 나가겠다”고 밝혔다.

HD현대중공업 관계자는 “이번 협약을 통해 기뢰부설함, 소해함, 무인수상정 등 차세대 함정에 고망간강을 적용함으로써 함정 생존성을 획기적으로 향상시킬 계획“이라며, “신소재 적용 연구개발을 지속적으로 추진해 나갈 것“이라고 밝혔다.

양사는 이번 협약을 통해 국내 함정 건조의 패러다임을 전환하고, 글로벌 해양 방위산업 시장에서 경쟁력을 한층 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한, 포스코는 해양방산용 강재의 패키지화와 고망간강 함정 선체 적용 확대를 위한 홍보 활동도 적극적으로 펼칠 계획이다.

▲고망간강 후판공장 제품 적치

▲진공흡착식 크레인으로 이송되고 있는 고망간강

포스코그룹이 4월 10일 IR52 장영실상 시상식에서 2개상을 수상하는 영예를 안았다.

포스코홀딩스 미래기술연구원 청정수소연구센터는 ‘이산화탄소 포집 및 재활용 기술’로 기술혁신상을 받았다. 포스코 기술연구원은 ‘LNG선박용 신소재 고망간강’ 제품 성과로 상을 수상했다.

▲4월 10일 서울 피스앤파크 컨벤션에서 열린 제106차 IR52 장영실상 시상식에서 포스코홀딩스 미래기술연구원 수소저탄소연구소 박해웅 수석(왼쪽 첫 번째)과 윤주웅 청정수소연구센터장(왼쪽 두 번째) 등 수상자들이 기념촬영을 하고 있다.

‘IR52 장영실상’은 과학기술정보통신부가 주최하고 한국산업기술진흥협회와 매일경제가 주관하는 시상으로 신기술 제품과 기술 혁신 성과가 우수한 연구조직을 발굴해 포상한다. 특히 기술혁신상은 기술, 제품 등을 개발한 공로뿐만 아니라 조직혁신을 통해 기업 역량을 대폭 끌어올린 연구 조직에 주어진다.

기술혁신상을 수상한 포스코홀딩스 청정수소연구센터는 제철공정에서 포집한 이산화탄소를 코크스 오븐에 주입해 코크스 오븐 가스로 전환한 뒤, 이를 액화천연가스(LNG) 대체 연료로 사용하는 기술을 개발했다. 2023년 포항제철소에서 기술 실증을 완료한 후 현재는 포항제철소 전체에 적용하는 방안을 검토 중이다.

이 기술을 포스코 전사에 적용하면 연간 32만 톤의 이산화탄소 배출 저감효과를 거둘 수 있으며, 코크스 오븐 1개당 연간 16억 원의 LNG 연료 비용을 절감할 수 있어 총 320억 원의 에너지 비용 절감이 가능하다.

관련 연구 성과는 과학기술논문 인용색인(SCI)급* 논문 4편으로 발표 됐으며 국내외 다수 특허 출원 및 등록도 마쳤다.

*SCI(Science Citation Index): 매년 클래리베이트 애널리틱스(Clarivate Analytics)가 일정 기준에 따라 전 세계 과학기술 분야의 우술 학술지를 선별해 구록한 과학기술 논문 인용색인 데이터베이스. SCI급이란 세계적으로 인정받는 학술지에 게재된 논문을 의미한다.

▲4월 10일 서울 피스앤파크 컨벤션에서 열린 제106차 IR52 장영실상 시상식에서 포스코 기술연구원 이상철 수석(아래 왼쪽 첫 번째)과 이순기 수석(아래 왼쪽 두 번째)이 기념촬영을 하고 있다.

함께 상을 수상한 포스코 기술연구원은 기존 LNG 연료탱크의 주성분이던 니켈을 대체할 수 있는 고망간강 제품을 개발했다. 망간은 극저온에서도 안정적인 구조를 지니며 가격은 니켈의 8분의 1에 불과하다. 게다가 배터리 소재인 니켈은 전기차 시장 확대에 따라 가격이 지속 상승하고 있어, 비용 측면에서 고망간강의 강점은 배로 늘어날 전망이다.

기존의 극저온용 철강 제품보다 값싸고 강도는 2배 이상 높은 고망간강은 이미 여러 LNG 운반선에 사용되고 있다. 포스코는 해마다 고망간강을 1만 톤 이상씩 판매하고 있으며, 고객사에 맞춤형 접합 솔루션도 지원하고 있다.

포스코 기술연구원 이순기 수석연구원은 “고망간강은 고성능과 저비용을 모두 잡은 혁신 제품이다. 고객사들이 고망간강을 사용하는 데 어려움이 없도록 지속적인 기술 개발과 함께 지원에 나설 예정이다.”고 말했다.

최근 미국 트럼프 행정부가 액화천연가스(LNG) 수출 제한 조치를 완화하고, 관세와 연계해 통상 협상 카드로 활발히 활용함에 따라 LNG 생산, 저장 및 운송, 활용 등 밸류체인 전반이 주목받고 있다. 포스코는 이미 지난 2008년부터 국제 환경규제 강화에 따라 LNG 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상했다. LNG 저장 및 운송을 위한 소재시장에서 경쟁력 확보를 위해 신소재 개발의 필요성을 절감한 포스코는 망간 합금강을 주목하며 고망간강 개발에 착수했다. 고망간강 개발부터 인증, 상업화까지… 미래 신소재 역사의 중심에 있는 포스코 이순기 수석연구원과 인터뷰를 진행했다.

포스코 고망간강은 철에 망간(Mn, 22.5~25.5%)을 다량 첨가한 신철강 소재입니다. 기존의 스테인레스강, 9% 니켈강, 인바합금과 비교하여 동등 수준의 특성임에도 원가 경쟁력이 높습니다. 무엇보다 영하 196℃에서도 우수한 기계적 특성을 유지하기 때문에 LNG 저장탱크와 운반선 제작에 적합한 소재입니다.

강철에 망간을 첨가하는 시점, 뜨거운 쇳물에 고체 망간을 그대로 넣으면 온도가 떨어지기 때문에 사전 단계에서 망간을 녹여 액체 상태로 넣습니다. 일반적으로 강철에 망간을 첨가하면 내마모성과 강도가 높아지는 반면 어쩔 수 없이 연성(잘 늘어나는 성질)이 나빠질 수 밖에 없습니다. 하지만 포스코는 수십 년간 철강분야에서 축적한 기술 노하우의 산물인 제어압연과 냉각기술로 망간을 포함하면서도 연성이 우수한 제품을 구현하는 데 성공했습니다. 현재는 후판 공장에서 제품을 생산하고 있는데, 고망간강 성분 등 제품과 제품을 만드는 제조법을 패키지로 묶어 하나의 특허로 등록해 두었습니다.

현재는 광양 LNG 터미널(5•6호기), 한화오션 초대형 원유운반선, 컨테이너운반선의 LNG 연료탱크와 지상 LNG 저장탱크를 중심으로 사용되고 있습니다. 앞으로 LNG 운반선 및 다른 용도들에도  적용될 수 있도록 노력하고 있으며, LNG뿐만 아니라 다양한 산업에서 포스코 고망간강을 적용해 대한민국의 기술력을 보여줄 것입니다.

Q. 고망간강이 언젠가 LNG 추진선뿐만 아니라, LNG 수송선에도 쓰일 수 있을까요? 만약 후판을 쓰면 기존의 기술력 대비 용량이 떨어지진 않나요?

포스코는 고망간강을 두꺼운 후판제품으로 생산합니다. 육상저장탱크는 후판으로 건설하고 LNG 운반선의 경우 얇은 박판(약 0.7~1.2㎜, 멤브레인) 또는 6㎜에서 최대 40㎜까지의 후판으로 만들 수 있는데, 멤브레인과 비교하여 후판으로 제작하는 LNG 운반선은 내부 LNG의 출렁임에 강하고, 특히 구조적으로 튼튼하기 때문에 내외부 환경에 더 안전한 소재라고 할 수 있습니다. 최근 트럼프 대통령의 알래스카 LNG 프로젝트에 한국 참여가 언급되었는데, 북극해에서의 두꺼운 얼음을 깨고 LNG 운반선이 운항하려면 쇄빙LNG선이 필요한데 이 경우 후판을 사용하는 고망간강이 더 장점을 가진다고 볼 수 있습니다.

용량은 감소하지 않습니다. 후판에 맞춰서 맞춰 조선사에서 선체 설계를 하니까요. 174,000㎥가 표준용량인데 여기에 맞춰서 설계변경을 하면 됩니다.

▲2024년 9월 영국 런던, 국제해사기구 초청 총회발표

Q. 포스코의 고망간강 기술이 세계의 표준이 되고 있다는 기사를 접했습니다. 이떤 의미인가요?

에너지용 소재를 생산하고 적용할 때는 엄격한 국제 규격을 따라야 합니다. 예를 들어, 선박은 대양을 항해해야 하므로 특정한 지역•국가 규정에만 한정되지는 않고 국제 규정을 준수해야 합니다. 고망간강이 세계 최초로 개발되다 보니 준수해야 할 국제 규격이 당연히 없었고 따라서 우리 스스로가 만들어야 했습니다. 이 과정에서 경쟁사들의 견제와 방해가 끊임없이 이어졌지만 모두 극복하고 ASTM, API, ISO, IMO 등 규격 등록에 성공했습니다. 국제 규격이 포스코의 기술을 바탕으로 만들어졌고 경쟁사에서 고망간강을 생산하려면 포스코가 만든 규격을 따라야하니 표스코의 기술이 세계의 표준이라고 할 수 있을 것 같습니다.

특히 선박 건조 및 운항 등을 규정하는 국제해사기구(UN산하기구)는 2023년 포스코의 고망간강이 최종 승인이 되었을 때 한국 정부에 공식적으로 총회 발표를 요청하였습니다. 지난 10여 년간 포스코와 한국 정부의 고망간강 승인 과정이 매우 성공적이며 모범적인 사례라고 판단하고 회원국들에게 이를 공유하기 위해서였죠.

Q. 장인화 회장님과 고망간강의 특별한 인연이 꽤 오래됐다고 들었습니다.

장인화 회장님은 학생 시절 조선해양공학과 전공과 철강 연구원 생활로 조선과 철강 양쪽 분야에 깊은 이해가 있었고, 이를 바탕으로 고망간강 연구와 사용확대에 크게 기여하셨습니다.

특히 고망간강의 육상 및 선박용 저장탱크에 실제 적용해 판매확대에 기여할 수 있는 트랙 레코드(실제 적용사례)*를 만드는데 결정적인 역할을 하셨습니다. 2017년 포스코 부사장 재임 당시 광양 LNG터미널 5호기 건설이 결정되었을 무렵, 고망간강이 아닌 기성 소재를 쓰기로 했는데요. 회장님께서 직접 포스코 고망간강을 LNG터미널에 적용하라는 결정을 내리셨습니다.

우리 소재의 트랙레코드를 직접 만들어 향후 시장을 개척하자는 복안이었죠. 포스코의 소재를 활용해 포스코이앤씨가 건설하고, 포스코인터내셔널이 운용하면 그룹 시너지가 극대화 될 수 있다는 판단도 있었습니다. 또한 LNG추진선의 LNG연료탱크에 적용할 수 있게 해 선박용 신수요를 이끌어내셨습니다.

한화오션(당시 대우조선해양)은 신소재인 고망간강을 LNG추진선 사업분야에 적용할지를 두고 고민했습니다. 선박은 그 규모 면에서 소재 안전성 담보는 필수였기 때문입니다. 회장님은 2020년 포스코 사장 재임 당시 한화오션 경영진을 직접 만나 고망간강의 안전성을 적극 설명하며 적용을 위한 담판을 지었습니다. 이후 한화오션은 2022년 세계 최초로 고망간강을 사용한 LNG 연료탱크를 초대형 원유운반선에 탑재했으며, 이어 컨테이너선에도 이를 적용했습니다.

*트랙 레코드(Track Record): 기술개발 결과물 및 제품을 장착 적용해 실제 작업조건과 운용환경에서 일정시간 확보한 운영 데이터.

Q. 고망간강은 현재 시장 외에도 더 큰 시장 개척 가능성이 보이는데요.

LNG 밸류체인 외에도 포스코는 고망간강의 내마모성, 비자성 특성 등을 적극 활용해 신시장 개척 노력을 기울이고 있습니다. 심한 변형 후에도 비자성 특성이 저하되지 않아 잠수함, 함정, 군수용 전차에 적용할 경우 스텔스(은폐) 성능도 향상시킬 수 있어 방위산업 소재로도 수요확대를 추진하고 있습니다.

포스코그룹이 글로벌 철강공급과잉과 경제블록화에 따른 글로벌 경기침체를 돌파하기 위해 초격차 기술 경쟁력을 바탕으로 그룹 시너지를 통한 <미래를 여는 소재, 초일류를 향한 혁신>의 비전으로 한 걸음씩 나아가고 있다.

이번 특집기획의 첫 번째 시리즈로 포스코그룹이 글로벌 철강 기술 경쟁력을 바탕으로 그룹 시너지를 활용한 에너지 인프라시장에 승부수를 던지고 있는 모습을 소개한다. 포스코그룹은 글로벌 에너지 정책과 연계해 절대적 기술 우위와 그룹 시너지로 미래시장 변화를 주도하기 위해 포스코가 세계 최초 개발한 고망간강과 포스코인터내셔널의 글로벌 LNG 밸류체인을 강화하고 있다.

1편에서는 글로벌 철강 경쟁력 1위 포스코가 세계 최초 개발한 신소재 고망간강에 대해 소개한다.

최근 글로벌 에너지 시장은 장기적으로 재생에너지나 수소로 에너지를 전환하는 과정에 있다. 하지만 아직까지 기술과 경제성이 확보되지 않은 상황에서 기존 석탄 등 화석연료를 대체할 수 있는 대안인 ‘브릿지 에너지’로 각광 받고 있는 것이 LNG(액화천연가스 : Liquefied Natural Gas)다.

특히 최근 미국 트럼프 행정부가 액화천연가스(LNG) 수출 제한 조치를 완화하고, 관세와 연계해 통상 협상 카드로 활발히 활용함에 따라 LNG생산, 저장 및 운송, 활용 등 밸류체인 전반에 걸친 시장의 확대가 기대되고 있다.

이에 포스코그룹은 그룹 내 시너지를 모아 LNG 관련 생산-운송-저장/판매-건설에 이르는 글로벌 밸류체인 확장에 힘쓰고 있다. 특히 LNG 시장에서 포스코가 세계 최초로 개발한 신소재인 LNG 저장탱크용 극저온 고망간강과 이 소재를 세계 최초로 적용해 포스코이앤씨가 건설한 포스코인터내셔널의 LNG 터미널이 대표 사례다.

포스코그룹 장인화 회장은 올해 신년사에서 “그룹 경쟁력 핵심은 기술의 절대적 우위 확보이며, 이를 통해 미래시장 변화를 주도해야 할 것이다. 글로벌 에너지 정책 기조 변화에 발맞추어 밸류체인 간 연계 강화를 통해 수익성 제고의 기회를 찾기 위해 그룹 차원의 시너지를 극대화해야 한다”고 강조한 바 있다.

▲고망간강 후판 생산공정.

LNG는 천연가스에서 암모니아, 황화수소, 이산화탄소 등 불순물을 제거하고 대량수송을 위해 -163℃에서 약 1/600로 압축 및 액화해 선박으로 운반할 수 있게 만든 것이다. 이에 LNG를 대량운반 및 저장하기 위한 인프라는 극저온성과 함께 고강도와 내마모성 등 특별한 물질적 특성이 요구된다.

우선, 매우 낮은 온도에서 액체 상태를 유지해야 하므로 극저온인성(매우 낮은 온도에서도 충격이나 하중에 견디는 능력)이 필수적이다. 또한, 저장 탱크나 운반 중 강한 압력과 외부 충격을 견딜 수 있어야 하므로 고강도(높은 인장 강도와 탄성)와 내마모성(마모와 부식에 대한 저항성)을 갖춘 재료가 사용되어야 한다.

기존 LNG 탱크용으로는 주로 고가 원료인 니켈·알루미늄 등의 합금소재가 사용되고 있었으나 니켈은 일부 국가에서만 생산되어 공급이 불안정하고, 수급 상황에 따라 가격 변동성이 큰 문제가 있다. 이 외에도 까다로운 작업공정, 낮은 강도 등의 단점을 지녔다.

포스코는 2008년 국제 환경규제 강화에 따라 LNG 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상하고, LNG 저장 및 운송을 위한 소재시장에서 경쟁력 확보를 위해 신소재 개발의 필요성을 느껴 망간 합금강을 주목하며 고망간강 개발에 착수했다.

당시 망간 합금 시장에서 고망간강은 기술력 측면에서 구현이 어려운 제품이었다. 강철에 망간을 첨가하면 내마모성과 강도가 높아지지만, 소재 특성상 밀도가 높아 단단하나 부서지기 쉽다. 하지만 포스코는 수십 년간 철강분야에서 축적한 기술 노하우의 산물인 제어압연과 냉각기술로 망간을 포함하면서도 강도가 우수한 제품을 구현하는 데 성공했다.

▲고망간강 후판공장 제품 적치.

포스코가 독자 개발한 고망간강은 철에 다량의 망간(Mn, 22.5~25.5%)을 첨가해 -196℃의 극저온에서도 우수한 기계적 특성을 나타낼 뿐만 아니라 고강도, 내마모성, 비자성(非磁性, 철의 전자기적 성질을 최소화할 수 있는 성질) 등 다양한 성능을 특화한 철강소재다.

포스코의 고망간강은 LNG 운송, 저장용 소재로서 모든 조건을 만족할 뿐만 아니라 기존 적용하던 소재보다 비교우위의 장점을 지니고 있다. 포스코의 고망간강은 소재 성질과 가공성에서는 강도가 높으면서 연신율(강재가 끊어지지 않고 늘어나는 비율) 또한 우수하다. 특히 고망간강에 첨가하는 망간은 전 세계적으로 매장량이 풍부하고 상대적으로 가격이 저렴해 기존 소재로 쓰이던 9%니켈강 대비 약 30% 저렴하다.

신소재인 고망간강은 물질적 장점이 다양하고 원가 경쟁력도 뛰어나지만 기존 소재가 장악하고 있는 시장을 뚫고 진입하거나, 새로운 시장을 개척하려면 소재의 안전과 기능성을 입증해야 하는 과제가 있었다. 이에 포스코는 고망간강의 개발과 상업생산 프로세스 개선은 물론 용도별 국제 규격과 표준기술 등록에도 적극적이었다.

LNG용 소재 관련 국제 기술표준은 크게 미국재료시험협회, 국제해사기구, 미국석유협회 등에서 관리하고 있는데, 포스코는 지난 2015년부터 해양수산부, 한국선급, 한화오션 등 학계·전문기관과 협업하여 극저온용 고망간강의 국제 기술표준 등재를 위해 노력해 왔다.

2017년에는 금속·비금속 등 모든 재료의 시험 연구 및 규격 입안·제정을 관장하는 기구인 미국재료시험협회(ASTM, American Society for Testing and Materials International) 표준 기술로 등재됐다. ASTM에 등재된 기술들은 미국뿐 아니라 전 세계에서 기술자들의 표준 규정으로 사용되고 있어, 포스코의 극저온용 고망간강이 세계적으로 믿고 사용할 수 있는 소재로 인정받았다는 것을 의미한다.

2018년에는 국제해사기구(IMO)*로부터 선박 LNG 탱크용 극저온용 고망간강 적용에 관한 국제 기술표준을 임시승인 받는 성과가 있었다. 당시, 포스코가 개발한 극저온용 고망간강이 선박의 LNG탱크의 소재로 사용되기 위해서는 국제 기술표준 등재가 필요한 상황이었으며 이를 통해 선박의 기국(선박의 등록 국가)이 승인하는 조건 하에 LNG탱크 등으로 고망간강을 사용할 수 있게 됐다.
*국제해사기구(International Maritime Organization): 선박안전, 보안 및 해양오염 방지 등에 관한 60여 개 국제협약의 제‧개정과 관련 결의서 1,950여 종을 관장하는 UN 산하 전문기구

이어 2022년에는 고망간강의 적용에 관한 국제 기술표준이 정식으로 채택되어 기국의 승인 없이도 선박의 극저온 화물이나 연료탱크 등으로 활용될 수 있게 되었다. 2024년에는 LNG뿐만 아니라 암모니아에 공통으로 활용할 수 있는 화물 및 연료탱크 소재로 정식 규격 등록됐다. 암모니아는 수소의 저장 운송 매체로도 활용될 수 있다.

2023년에는 미국석유협회(API, American Petroleum Institute)로부터 육상 저장탱크 국제코드인 API 620 등록을 승인받았다. 국내 독자 개발 소재가 API 620코드에 등재된 것은 고망간강이 최초이며 이로써 글로벌 LNG 터미널 프로젝트에 포스코가 개발한 고망간강을 적용할 수 있게 됐다.

▲광양 제2 LNG 터미널 7호기 탱크 내부.

포스코의 고망간강은 10년간 다양한 글로벌 인증기관에서 제품의 신뢰성을 입증하며 표준 인증을 받았다. 이 과정에서 LNG인프라 등 실제 산업 분야에서도 꾸준히 트랙 레코드를 달성하며 시장의 주목을 받고 있다.

석유와 LNG를 포함하는 천연가스를 통칭하는 유가스 밸류체인은 일반적으로 탐사와 생산 분야인 업스트림(Upstream)과 운송과 저장 분야인 미드스트림(Midstream), 발전소와 충전소 등 LNG를 소비하는 다운스트림(Downstream)으로 분류된다. 포스코의 고망간강은 탐사/생산을 제외한 미드스트림과 다운스트림 전 과정에서 업계의 주목을 받고 있다.

고망간강이 저장과 운송 분야에서 활용된 대표적인 사례로 포스코인터내셔널이 보유한 광양 LNG 터미널 5, 6호기를 들 수 있다. 이는 현재 공사 중인 7, 8호기에도 적용하고 있다. 고망간강은 LNG 터미널 내조 탱크(Inner Tank)에 적용되는데 이는 영하 163℃의 LNG를 직접 담아두는 곳이다.

포스코는 산업통상자원부 및 한국가스안전공사와의 협력을 통해 극저온 저장탱크로서의 안정성 검증을 위해 고망간강 실증탱크를 제작하여 약 1천 회 이상의 LNG 채움 및 비움 시험을 비롯한 다양한 성능 시험을 시행했고, 이를 바탕으로 광양 LNG 터미널 내 20만㎥ 규모의 5호기 저장 탱크 내조에 고망간강을 적용함으로써 안정성을 재입증했다. 이 외에도 LNG운송차량의 저장탱크나 파이프라인에도 사용될 수 있다.

다운스트림 분야에서는 포스코가 2017년 세계 최초로 LNG추진선 ‘그린아이리스’호(재화중량톤수 5만 톤급 벌크선) 연료탱크에 고망간강을 적용하는 데 성공한 바 있다. 이어 지난 2022년에는 양산화와 가공성 검증을 마친 끝에 세계 최초로 LNG연료탱크를 한화오션의 초대형 원유운반선에 탑재시켰으며, 2024년에는 컨테이너선에도 LNG연료탱크에 고망간강을 적용했다.

한편 국제해사기구(IMO)가 2020년부터 선박의 황산화물 배출량을 3.5%에서 0.5% 낮추는 규제를 시행한 이후 선사들은 황산화물 배출이 거의 없는 LNG추진선을 속속 도입하고 있어, LNG 연료탱크의 수요가 지속적으로 증가할 것으로 전망된다.

▲진공흡착식 크레인으로 이송되고 있는 고망간강.

LNG 밸류체인 외에도 포스코는 고망간강의 내마모성, 비자성 특성 등을 적극 활용해 신시장을 개척하고 있다. 2016년에는 세계 최초로 개발한 슬러리파이프용 고망간강을 엑손모빌의 컬 오일샌드 프로젝트*에 성공적으로 공급해 2017년 북미 지적재산협회 연례총회에서 화학·에너지·환경·소재 분야 ‘올해의 우수계약상’을 수상한 바 있다. 슬러리파이프는 원유를 함유한 모래인 오일샌드 이송에 특화된 강관으로, 고망간강을 적용하면 기존 소재 대비 내마모성이 좋아지고, 설비 수명과 파이프 교환 주기를 획기적으로 늘릴 수 있어 플랜트 가동 효율이 높아진다.
*컬 오일샌드 프로젝트(Kearl Oil Sand Project) : 포스코가 고망간강 및 용접기술로 약 1.2㎞ 길이의 슬러리파이프를 제작하여 엑손모빌의 캐나다 컬 오일샌드 프로젝트에 약 1년간 시범 설치했는데, 실제 가동 조건에서 성능을 시험한 결과 마모 성능이 기존 파이프 대비 우수함을 확인했다.

또한 심한 변형 후에도 비자성 특성이 저하되지 않아 잠수함, 함정, 군수용 전차에 적용할 경우 스텔스(은폐) 성능도 향상시킬 수 있어 방위산업 소재로도 수요확대가 가능하다.

포스코가 독자 개발한 고망간강으로 소재시장에서 경쟁력을 확보하고 더 나아가 그룹 차원의 시너지를 극대화 하고 있는 포스코그룹. 2편에서는 광양 LNG 터미널을 중심으로 한 포스코인터내셔널의 에너지 밸류체인에 대해 알아본다.

LNG가 이렇게 환경적인 에너지원인 줄 미처 몰랐어. 네가 말한 대로 LNG를 더 잘 쓰려면 다양한 기술 개발이 필요할 것 같은데. LNG를 위한 포스코의 솔루션이라는 게 뭐야?

우선 LNG탱크 제작에 쓰이는 포스코의 극저온용 강재 라인업부터 소개할게. 포스코에는  극저온용강 삼총사가 있어. 바로 9%니켈강, 고망간강, STS304L이야. 강종 하나하나 설명해 줄게.

l LNG를 위해 포스코가 준비한 삼총사를 소개할게

– 포스코 극저온용 강재 No.1 9%니켈강

sss

9%니켈? 내가 맞춰볼게. 니켈이 9% 들어간 강재라는 거지?

정확해. 9%니켈강은 LNG 탱크 제작에 가장 많이 쓰이는 강종이야. 극저온에서도 우수한 강도와 충격 인성을 유지하는 니켈의 성질 덕분이지. 미국 INCO社가 1944년에 최초 개발한 이후, 1960년에 모형실험을 통한 안전성 입증이 이루어지면서 현재까지 초저온 저장탱크용 소재로 널리 사용되고 있어. 하지만 원재료인 니켈이 가격이 비싸고 수급이 불안정하다는 게 단점이야. 여기다 이 강종은 과거에 해외 특정 철강사들만 생산할 수 있다보니 우리나라 조선사들은 9%니켈강을 대부분 수입에 의존하는 실정이었어. 다행히 포스코가 1993년 최초로 국산화에 성공한 후, 품질 안정화를 거쳐 2007년부터 소재 생산에 가속도가 붙었지. 최근에는 우리나라 현대중공업, 대우조선해양, 삼성중공업, 이른바 조선 Big3와 활발히 이 소재를 이용한 LNG 탱크 기술 개발에 협력하고 있어.

– 포스코 극저온용 강재 No.2 고망간강

sss

고망간강이라. 이건 망간이 많이 들어간 강재라는 거 같네.

맞아. 극저온용 고망간강은 포스코가 2010년 개발에 착수해 2013년 세계 최초로 개발한 극저온용 신소재야. 망간이 22.5~25.5% 포함된 소재로 영하 196도에서도 쉽게 파손되지 않아. 저온 충격을 가했을 때 와장창 깨지는 일반 탄소강과 달리 고망간강은 주욱 늘어나. 철강에 망간을 넣으면 입자 조직이 바늘같이 세밀하게 형성돼 충격을 흡수하는 능력이 탁월해지고, 마모를 견디는 능력도 뛰어나거든.

9%니켈강과 차이점은 뭐야?

두 강종 모두 극저온인성이 강하다는 점은 같지만, 가장 큰 차이가 가격경쟁력이야. 니켈에 비해 망간은 가격이 저렴하고 매장량이 풍부해서 수급 안정성이 높아. 소재 가격은 고망간강이 9%니켈강보다 약 30% 저렴하고 각 강재를 용접하는데 드는 용접재료 비용도 고망간강이 훨씬 낮거든. 9%니켈강과 스테인리스강 모두 LNG 탱크 제작에 훌륭한 강종이지만, 너무 고가인  점이 탱크제작사들에게는 부담이었어. 이 문제의 솔루션으로 포스코가 고망간강을 개발한 거지. 원래 선박용 극저온 LNG 탱크 소재로는 IMO(International Maritime Organization) 규정에 따라 니켈합금강, 스테인리스강, 9%니켈강, 알루미늄합금 4종류만 사용하게 되어있었거든. 여기에 더해서, 2018년에 고망간강도 공식적으로 사용 승인을 얻었어. 포스코가 독자 개발한 고망간강의 우수성을 국제적으로 인정받은 거야.

– 포스코 극저온용 강재 No.3 STS304L

sss

스테인리스 304L…? 이건 무슨 뜻인지 잘 모르겠는걸.

스테인리스 스틸에도 앞서 말한 니켈이 들어가. 304는 스테인리스 중에서도 상온에서 오스테나이트(austenite) 조직을 띄는 ‘오스테나이트계’라는 걸 뜻하고, L은 탄소 함유량이 0.03% 이하로 적은 저탄소(Low carbon)강 임을 의미해. 스테인리스강은 9%니켈강, 고망간강에 비해 가공하기가 편리해서 LNG플랜트의 후육강관이나 기계장치류에 더 많이 사용되지만, 탱크용으로 스테인리스를 채용하는 고객들이 있기 때문에 포스코는 이 강종을 가지고도 이용기술을 계속 개발해서 솔루션을 제공하고 있어.

오~ LNG를 위해 신강종까지 개발하고! 우리 집 도시가스랑 포스코가 연관이 있을 줄은 상상도 못했네.

맞아. 근데 진짜 솔루션 이야기는 지금 부터야. 포스코가 신 강종을 개발한 것도 의미 있는 일이지만, 이 강재를 가져다가 LNG 탱크를 만드는 고객사에서 잘 쓸 수 있어야 하잖아. 우리가 LNG를 좀 더 경제적이고 안전하게 사용할 수 있도록 포스코는 수년간 고객과 함께 LNG탱크 연구개발에 참여 해왔어. 굵직한 성과들에 대해서 이어서 이야기해 보자고.

l LNG를 위한 포스코의 막강한 스틸 솔루션!

LNG탱크를 제작하는 포스코의 고객사들은 저마다 개발하는 탱크의 특성에 따라 9%니켈강, 고망간강, STS304L 중 가장 적합한 강종을 선택하거든. 고객의 요구에 맞춰 포스코는 어떤 강종이든 최고의 솔루션을 제공하고 있지. 그 굵직한 성과들만 좀 나열해볼까?

– 9%니켈강 솔루션 :세계 최대 사이즈로 고객 원가 절감, 중소고객사에게는 기술 이전을!

아주 오랜 연구 끝에, 드디어 포스코 9%니켈강 연료탱크를 장착한 선박이 건조되고 있어. 바로 현대삼호중공업의 ‘HL ECO’와 ‘HL GREEN’호야. 이 배들은 둘 다 18만 톤 급 LNG추진 벌크선인데,  연료탱크 소재로 포스코 9%니켈강이 실제 적용된거지. 올 연말에 동시에 선주 H-LINE社로 인도될 예정이래. 탱크에 쓰인 9%니켈강뿐 아니라, 선체에 들어간 후판까지 ALL POSCO STEEL이라 더 의미가 커. 즉, 이 선박들은 소재부터 연료탱크 기술까지 마침내 100% 국산화를 이룬 결실이야. 그리고 여기에 포스코의 필살기 솔루션이 또 있지. 포스코는 LNG탱크 제작에 필요한 모든 두께의 9%니켈강을 생산할 수 있고, 또 ‘광폭’, ‘장척’ 사이즈의 니켈강도 생산 가능하다는 점!

광폭, 장척이라. 폭이 넓고, 길게 생겼다는 뜻이겠군. 근데 그게 왜?

탱크 제작사들은 니켈강을 판재 형태로 가져가서, 이를 한 장 한 장 용접해서 탱크를 제작해. 용접은 인건비도 비싸고 시간도 오래 걸려서 전체 공정률에 큰 영향을 미치거든. 그래서 포스코 고객사들의 숙제는 늘 ‘어떻게 하면 용접 공수를 줄이지?’야. 심지어 9%니켈강은 일반강에 비해 용접에 필요한 용접재료가 비싸. 그래서 포스코는 용접 공수와 비용을 줄일 수 있는 방법으로 아예 면적이 넓은 소재를 개발한 거야.

같은 크기의 탱크를 만들 때 강판 50장을 용접해서 만드는 것보다 30장을 용접해서 만드는 게 시간과 비용 면에서 훨씬 효율적이겠네!

포스코는 현재 세계에서 가장 큰 사이즈의 조선용 9%니켈강을 생산할 수 있어. 기존에는 3.85m x 15m까지 생산 가능했던 것을 포스코가 6개월간 연구개발 끝에 4.3m x 20m까지 생산하는 체제를 구축했지. 포스코 자체적인 연구개발도 중요했고, 이 제품을 실제 고객의 탱크에 적용하기 위해서 풀어야 할 규제할 숙제도 많았어. 그래서 영국 LR(LLOYD’S REGISTER OF SHIPPING) 선급과 니켈강의 품질에 대해 선제적으로 논의하고, 이를 토대로 현대미포조선과 탱크 설계, 구조 타당성 검토, 성능 테스트 등을 함께 했지. 코로나19 사태 때문에 공동 연구가 끊길뻔하기도 했는데, 포스코가 고객사에 직접 다자간 영상회의 시스템을 구축해서 활동을 이어왔어. 그 결과 광폭장척 9%니켈강은 성공적으로 지난 4월에 현대미포조선에 최초 공급됐지!

이제 한창 그 LNG 탱크가 만들어지고 있겠구나.

포스코의 광폭장척 9%니켈강은 현대미포조선이 건조하는 길이 169m, 너비 25.6m, 높이 15.6m의 25,000톤 DWT급 석유화학제품 운반선에 들어가는 LNG연료탱크 제작에 쓰이고 있어. 이 배는 벙커C유와 LNG를 모두 사용할 수 있는 이중연료 엔진을 탑재하거든. 차로 치면 하이브리드카 같은 거지. 이 배는 내년 3월 건조 완료되어 선주사인 버뮤다의 ‘메리디안(MERIDIAN)’으로 인도될 거래.

우리나라가 LNG선 강대국이라는 이야기는 여러 번 들었어. 최근 3년(2017~2019년) 간 전 세계 선사가 발주한 LNG추진선 124척 중 118척을 우리나라 조선사들이 수주했다며. 이런 LNG탱크 소재와 기술로 우리 경쟁력이 더 강해지겠다!

응. 조선 대기업은 물론이고, 중소 탱크 제작사들과 함께 강해지는 길도 모색 중이지. 사실 조선산업 장기 불황으로 우리나라 기자재 업체들이 큰 어려움을 겪고 있고, 조선 3사 협력사 위주의 일감 확보로 생계가 유지되는 상황이거든. 포스코는 이런 위기를 함께 극복하기 위해 회사가 보유한 9%니켈강, 고망간강 적용 LNG 연료탱크 이용 기술을 중소기업들이 사용할 수 있게끔 기술을 무상으로 지원하고 있어. 9%니켈강, 고망간강을 이용한 가공, 용접 기술을 알려주고 글로벌 선사들을 포스코가 직접 초청해서 우리나라 중소 탱크 제작사의 제품을 홍보해 주기도 해. Mill-중소기자재 제작사-조선사로 이어지는 강건한 산업 생태계를 만드는 거지.

– 고망간강 솔루션 : 신소재로 LNG의 신대륙을 개척 중!

고망간강은 포스코가 새롭게 개발한 강종이라고 했지? 그럼 이용기술부터 하나하나 새롭게 연구되었겠네.

고망간강은 LNG 분야의 공인된 소재로 등록이 되어있지 않았기 때문에 곧바로 상용 프로젝트에 적용할 수가 없었어. 그래서 포스코는 우선 고망간강을 2014년 한국산업표준(KS), 2017년과 2018년에 각각 미국재료시험협회(ASTM)와 국제표준화기구(ISO)에 소재규격으로 등재시켰어. 고망간강이 실제 LNG탱크에 성공적으로 적용된 사례가 2017년 건조된 국내 최초의 LNG추진선 ‘그린아이리스(Green Iris)’호야. 이 배는 포스코와 현대미포조선의 합작품으로 유명한데, 당시 ‘세계 최대’ LNG추진 벌크선이자, 포스코가 자체 개발한 고망간강을 ‘세계 최초’로 적용한 선박이라 큰 주목을 받았지. 지금 강원도에서 광양제철소까지 석회석을 운반하는 용도로 열심히 바다 위를 달리고 있어.

벌써 고망간강으로 만든 LNG탱크가 사용되고 있다니. 연구 진척이 엄청 빠르네.

최근에는 고망간강이 적용된 육상 LNG탱크도 상업운전을 개시했어. 이 탱크 역시 최초 설계를 할 당시만 해도 국내 표준 규격이나 LNG터미널 관련 설계코드에 고망간강이 등록되어 있지 않아서 표준 규격 개정 절차부터 필요했어. 포스코는 고망간강을 적용한 육상 LNG탱크의 안전성을 직접 검증하기 위해서 목업(Mock-up) 탱크를 제작해 운영하기도 했지. 탱크의 수명을 50년으로 가정하고 1천 번 이상 LNG를 채웠다가 비우는 테스트를 진행했고, 테스트가 끝난 후 탱크를 해체해서 고망간강의 성능에 문제가 없음을 눈으로 직접 확인했어. 마침내 2019년, 가스기술기준위원회가 육상 LNG 저장탱크 제조 기준에 고망간강을 사용 가능 소재로 등재하면서 상용화의 길이 열렸지. 그후 고망간강으로 제작된 광양 LNG터미널 5호기 탱크는 저장 규모 20만㎘를 갖추고 지난 4월부터 상업 운전에 돌입했어.

▲ 포스코 고망간강이 적용된 LNG연료탱크를 장착한 그린아이리스호(왼쪽)와 광양 LNG터미널 5호기 저장탱크

– STS304L 솔루션 : 스테인리스 적용 국내 독자 LNG저장탱크 모델 개발

포스코 STS304L을 적용한 국내 독자 LNG저장탱크 모델도 빼놓을 수 없지.  바로 대우조선해양의 LNG저장탱크 솔리더스(SOLIDUS)야. 솔리더스는 이중 스테인리스 방벽을 적용해 LNG 누출을 방지하고 안전성을 극대화했어. 이 설계기술은 영국(LR), 미국(ABS), 노르웨이(DNV-GL) 등 글로벌 5대 메이저 선급사로부터 실제 LNG운반선 적용에 적합하다는 인증까지 획득했어. 포스코는 대우조선해양의 솔리더스 개발을 지원하기 위해 LNG 저장 환경에서 STS304L의 다양한 성능 테스트를 함께 진행했지.

본격 LNG 시대를 앞두고 포스코와 고객사들의 협력이 하나둘씩 결실을 보는구나. 특히 우리 소재와 기술로 당당히 한국산 LNG탱크들이 바다 위로 진출한다고 하니 괜히 나도 뿌듯한걸? 환경 보호와 국산 경쟁력 강화 두 마리 토끼를 잡은 것 같아. 계속 기대해도 되겠지?

포스코는 광양 LNG터미널에 적용한 고망간강 육상탱크 기술을 고도화해서 6번째 탱크 제작 연구에도 참여 중이야. 특히 국제설계코드 개정 후 해외 프로젝트에도 적용할 수 있도록 노력 중이고. 최근에 고망간강 적용을 검토한 유럽의 메이저 오일기업이 세계적인 가스 콘퍼런스 ‘Gastech 2020’에서 고망간강의 경쟁력에 대해 호평하기도 했대. 9%니켈강과 STS304L 역시 LNG탱크 기술개발의 중요한 열쇠가 될 수 있도록 포스코는 오늘도 고객사들과 머리를 맞대고 있어.

뜻밖에 초록이가 LNG 박사가 되어버렸네요. ･ิ▽･ิ 우리 지구를 위해 더욱 앞당겨야 할 LNG 시대! 포스코는 오늘도 지속가능한 제품과 기술이 필요한 모든 곳에 최고의 스틸 솔루션을 제공하고 있답니다! 다음으로 포스코의 GPS가 향하는 곳은 어디일까요? 기대해 주세요.

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 환경 보호와 거리가 좀 멀잖아요? 초록창을 열어 검색해보니 그다음으로 우리가 많이 쓰는 게 LNG(Liquefied Natural Gas)라고 합니다.

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 환경적이지 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 환경 보호와는 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 환경 보호와 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 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 저탄소 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 환경에 도움이 되는지 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.

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