최근 전 세계가 기후 변화 대응에 나서면서 ‘탈(脫)탄소 전환’이 산업 전반의 가장 중요한 과제로 떠오르고 있습니다. 이에 따라 생산 과정에서 탄소 배출이 불가피한 철강 산업의 패러다임도 빠르게 변화하고 있는데요. 그렇다면 세계 각국은 어떤 방식으로 탄소 감축 전략을 추진하고 있을까요? 고려대학교 신소재공학부 이준호 교수와 함께 글로벌 탄소 감축 전략 현황과 우리나라의 탈탄소 추진 과제를 살펴보겠습니다.

“If you don’t have steel, you don’t have a country.” (철강이 없으면 나라도 없다)

지난 3월, 미국 의회 합동 연설에서 트럼프 대통령이 한 말입니다. 최근 미국은 철강에 추가 관세를 부과하면서 자국 철강 산업 보호에 나서고 있는데요. AI가 각광받는 요즘 같은 시대에 미국이 철강에 이토록 신경 쓰는 이유는, 바로 철강이 국가 안보의 핵심이자 건설·조선·자동차·에너지·기계 등 모든 제조업의 근간이 되는 소재이기 때문입니다.

혹시 ‘러스트 벨트(Rust Belt)’라고 들어보셨나요? 한때 제조업으로 잘 나갔던 미국 오대호 연안 지역이 산업 쇠퇴로 심각한 경기 침체를 겪고 몰락해 붙은 이름인데요. 철강 공급이 끊기면 산업 생태계는 물론 일자리까지 얼마나 큰 영향을 받는지 잘 보여주는 이 사례로, 철의 가치가 국가 경쟁력과 직결된 문제라는 걸 잘 알 수 있습니다.

철은 한 국가의 기간 산업인 만큼 전 세계 철강 생산량은 2024년 기준 무려 18억 8000만 톤이나 됩니다. 그만큼 생산 과정에서 나오는 온실가스도 만만치 않겠죠? 온실가스는 지구 온난화나 집중호우 같은 기후 재난의 주된 원인이어서 세계 각국은 탄소 배출을 줄이기 위해 힘을 쏟고 있는 실정이에요. EU는 2026년 1월부터 ‘탄소국경조정제도(CBAM)’*을 시행한다고 밝혔고, 이외에도 정부와 기업이 함께 탄소 배출을 줄이기 위한 다양한 전략을 내놓고 있습니다.

가끔 철강의 대체재로 알루미늄이나 마그네슘 같은 금속을 언급하기도 하는데요. 사실 다른 금속이 철을 따라잡기는 어렵습니다. 철강 1톤을 만들 때 발생하는 온실가스가 약 2톤이라면, 알루미늄은 1톤 당 14~16톤의 온실가스가 발생하거든요. 게다가 철은 인장 강도**를 용도에 맞게 다양하게 조절할 수 있어 품질 면에서도 훨씬 뛰어나죠. 결국 철을 대체할 만한 금속을 찾기는 현실적으로 어려운 셈입니다.

*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.

**인장 강도 : 물체가 잡아당기는 힘에 견딜 수 있는 최대한의 응력.

그렇다면 세계 각국은 어떤 탈탄소 전략을 세우고 있을까요? 대부분의 국가는 제선 공정에서 기존에 석탄을 사용해 철광석 산소를 제거하던 환원제와 원료탄을 석탄 대신 수소로 바꾸는 기술 개발에 한창인데요. 이 기술을 수소환원제철(Hydrogen-based Direct Reduced Iron) 기술이라고 합니다. 기술이 상용화되면 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있죠.

먼저 CBAM을 전면 시행하며 탄소 감축 의지를 강하게 내비친 EU를 한번 살펴볼까요? EU는 가장 발 빠르게 수소환원제철로의 전환을 진행하고 있습니다. 2021년 클린 스틸 파트너십*을 결성하고, 2030년까지 대형 데모 플랜트 개발을 목표로 연구개발비 26억 유로를 지원하고 있습니다.

스웨덴의 철강기업 SSAB AB는 ‘하이브리트(HYBRIT)’라는 수소환원제철 기술로 파일럿 플랜트 실증을 성공적으로 마쳐 큰 주목을 받았고요. 또 다른 스웨덴 기업 스테크라(Stegra)는 연간 200만 톤 규모 설비를 건설 중이며, 이외에도 유럽 각국의 철강사들이 2026~2030년을 목표로 연간 200만 톤 내외 규모의 수소환원제철 설비를 구축·개발하고 있어요. 다만, 글로벌 조강 생산량 2위 철강사인 아르셀로미탈(ArcelorMittal)은 수소 인프라 부족과 정책 불확실성 때문에 투자를 잠정 보류한 상태입니다.

*클린 스틸 파트너십(CSP, Clean Steel Partnership) : 유럽연합(EU)에서 추진하는 철강 산업의 탄소 배출 저감 및 공정 혁신을 위한 공동 연구·혁신 프로그램.

일본은 에너지 환경분야와 산업기술을 담당하는 독립행정법인 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)와 철강 연맹을 중심으로 수소 DRI(Direct Reduced Iron) 프로세스, 대형 전기로, CCUS* 기술 개발 등 다양한 탈탄소 프로젝트를 적극 추진하고 있는데요. 이런 행보 뒤에는 정부 차원의 투자 지원이 깔려 있습니다.

일본 정부는 탈탄소 전환을 위해 설비 투자에 5조 엔, 연구개발비에 5000억 엔이라는 막대한 자원을 투입했습니다. 또한 2000년부터 시행된 ‘그린 구매법’을 통해 수소환원제철로 생산된 탄소 저감 철강이 시장에 나오면 정부가 먼저 구매함으로써 초기 시장을 형성하는 구조를 마련하기도 했죠. 기업과 정부가 함께 소매를 걷어붙이고 탈탄소 전환을 향해 나아가는 협동 전략이라고 볼 수 있어요.

*CCUS(Carbon Capture, Utillzation and Storage) : ‘탄소 포집, 활용 및 저장’의 약자로, 이산화탄소를 포집해 산업적으로 활용하거나 땅속에 저장하는 기술.

철강 산업은 전 세계 온실가스 배출량의 약 8%를 차지합니다. 세계적으로도 철강 산업이 발달한 한국은 국내 온실가스 배출량 중 철강 산업 비중이 약 17%로, 상대적으로 높은 편인데요. 현재 정부는 수소와 철광석을 반응시켜 탄소 대신 물을 배출하는 제철 공법인 수소환원제철 기술을 국가 전략기술로 지정하고, 철강 산업의 탈탄소 전환을 추진하고 있습니다. 포스코는 정부와 협력해 2030년까지 수소환원제철 기술 상용화를 목표로, 핵심 기술인 HyREX(하이렉스) 개발에 박차를 가하고 있습니다. HyREX는 포스코가 20년간 독자 개발한 파이넥스(FINEX) 공정의 유동환원 기술을 기반으로 한 한국형 수소환원제철 기술인데요. 이 유동환원로 방식은 스웨덴을 비롯한 유럽 철강사들이 주로 사용하는 샤프트환원로 방식과는 뚜렷한 차이가 있습니다.

샤프트환원로 방식에서는 철광석을 일정한 크기의 구형으로 가공한 고순도 펠렛이 필요한데요. 문제는 이 원료가 전 세계 철광석 물동량의 약 4%에 불과하다는 겁니다. 결국 샤프트환원로 방식은 전 세계에서 일반적으로 사용하는 고로 소결용 분광(철광석 미분을 소결해 고로 투입용 소결광으로 만드는 원료)을 그대로 사용할 수 없다는 단점이 있죠. 반면 유동환원로 기술은 별도의 가공 없이 광산에서 채굴한 가루 상태의 일반 분광을 바로 사용할 수 있어 경제성과 활용성 면에서 우수합니다.

▲2024 기후산업국제박람회에 모형으로 전시된 포스코 수소환원제철기술 HyREX 공정.

우리나라만의 탈탄소 전략 경쟁력, 이게 다가 아닙니다. 파이넥스 공정에서는 환원 과정에 필요한 가스를 사용해 왔는데요. 그동안 가스에 약 25% 정도의 수소가 포함된 상태로 환원을 진행해 왔기 때문에 이미 수소환원 경험에 익숙하죠. 이 경험은 앞으로 완전한 수소환원제철로 전환하는 데 중요한 기술적 발판이 될 전망입니다. 결국 한국이 출발은 늦었지만, 기술을 빠르게 완성하기만 한다면 글로벌 탈탄소 전략에서 주도권을 확보하고 선도할 수 있을 것으로 기대됩니다.

물론 탈탄소 전환은 전 세계적으로 중요한 과제인 만큼 기술 혁신만이 아닌 국가 차원의 적극적인 지원도 함께 뒷받침돼야 한다는 의견이 나오고 있어요. 이런 기대에 맞춰 최근 국회는 철강산업 경쟁력 강화 및 녹색철강기술 전환을 위한 특별법안, ‘K스틸법’을 발의했죠. 거기다 지난 6월에는 한국형 수소환원제철 실증 기술 개발 사업이 총 사업비 8146억 원(국비 3088억 원) 규모로 예비타당성 조사를 통과해 내년부터는 한국형 수소환원제철 기술 개발에 한층 속도가 붙을 전망입니다.

인류 문명의 필수 소재이자 국가 경쟁력을 좌우하는 철! 이 중요한 소재를 탄소 배출 영향을 최소화해 생산할 날이 멀지 않았는데요. 포스코그룹은 앞으로 한국형 수소환원제철 기술 상용화를 위해 더욱 힘차게 나아갈 예정입니다. 철강 산업의 지속가능한 미래를 향한 여정을 기대해주세요!

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우리 일상에서 자동차를 달리게 하고, 전기를 저장하며, 수천 도의 고열을 견디게 하는 기술의 바탕, 그 중심에는 언제나 ‘소재’*가 있습니다. 그렇다면, 이 중요한 소재를 누가 만들고 있을까요? 바로 포스코퓨처엠인데요! 배터리의 핵심 소재인 양극재와 음극재는 물론, 고온의 제철 공정을 가능케 하는 내화물까지. 포스코퓨처엠이 만든 다양한 소재들은 지금 이 순간에도 우리의 삶과 미래를 바꾸는 데 쓰이고 있죠. <뿌리를 찾아서>는 포스코퓨처엠이 만든 주요 소재들이 어떻게 우리 일상과 산업 속에 스며들었는지 그 발자취를 따라가 보는 이야기입니다. 세 번째 편에서는 산업 설비의 필수 소재이자 모든 산업의 바탕이 되는 ‘내화물’의 뿌리를 따라가 봅니다.
*소재 (素材) : 어떤 것을 만드는 데 바탕이 되는 재료

내화물은 ‘견딜 내(耐)’+‘불 화(火)’+‘물건 물(物)’이 조합된 한자어로, 이름 그대로 ‘불을 견디는 물질’이라는 뜻을 갖고 있습니다. 내화물을 뜻하는 영어 단어인 ‘Refactory Material/Refactoris’는 ‘굴복하지 않는’이라는 뜻의 라틴어 ‘레프락타리우스(Refractarius)’에서 유래했는데요. 일반적으로 쓰던 단어가 산업적 요구와 소재의 특성이 맞물려 기술 용어로 자리 잡은 것이죠.

내화물은 1000℃ 이상의 고온이나 화학적 작용에도 형태와 특성을 안정적으로 유지하는 내열 소재입니다. 용광로의 열을 견디고 고온의 금속과 접촉해도 구조가 유지돼, 철강·금속 제련, 시멘트 생산, 석유화학 등 대부분의 고온 산업에서 없어서는 안 될 필수 소재인데요.

내화물은 내화벽돌처럼 일정한 형태로 성형된 ‘정형 내화물’과 일정한 형태 없이 시공할 때 형태를 만드는 ‘부정형 내화물’의 물리적 분류로 구분할 수 있습니다. 정형 내화물은 주로 고온 공정을 이루는 고로의 바닥, 벽면, 천장 등에 쓰이며, 부정형 내화물은 분말이나 덩어리 형태로 이뤄져 있어 물이나 결합체와 혼합해 작업 환경에 따라 원하는 형태로 시공합니다. 그 외에도 산성 내화물, 중성 내화물, 염기성 내화물 등 화학적 분류로 나누어 설명하기도 하죠.

내화물의 시작을 알아보려면 시간과 문명을 거슬러 올라가야 합니다.

인류가 ‘내화물’이라는 소재를 알게 된 정확한 때는 알 수 없지만, 뜨거운 불에 상하지 않는 구덩이와 가마를 만들고, 고온에서도 깨지지 않는 토기를 구워낸 순간이 아니었을까요? 기원전 1500년 경, 수많은 유리 장식품이 만들어진 고대 이집트 시기를 떠올려보면 내화물은 아주 오래전부터 인류의 일상과 가까이 있었던 것 같습니다.

그렇다면 현대 내화물의 출발점으로 볼 수 있는 시기는 과연 언제일까요? 철을 활용하기 시작한 철기시대로 거슬러 올라갈 수도 있지만, 실질적인 시작은 19세기 산업혁명 시대라고 볼 수 있습니다.

기술과 산업 구조 전반에 엄청난 변화를 가져온 산업혁명 시기, 내화물은 고온 공정에 대한 수요 증가에 맞춰 본격적으로 발전했습니다. 이 시기에 철강, 세라믹, 시멘트 등 다양한 분야에서 내화물이 쓰이면서 내화물은 단순한 내화(耐火) 기능을 넘어 각 분야에 맞는 기능과 종류들로 세분화되고, 산업의 기반을 이루는 핵심 요소로 자리매김하게 되었죠.

소재 전문 기업으로서 세계적인 경쟁력을 갖춘 포스코퓨처엠이 ‘내화물 생산’에서 시작했다는 사실을 알고 계셨나요?

포스코퓨처엠은 포스코그룹에서도 가장 역사가 오래된 기업으로, 1963년 염기성 내화물 생산기업인 ‘삼화화성(주)’을 전신으로 해, 내화물 제조에서 시공까지 일관 체제를 갖춘 전문 기업인데요.

염기성 내화물의 제조 원료인 마그네시아 클린커, 정형 내화물, 부정형 내화물, 기능성 내화물과 내화물 엔지니어링까지 산업 설비에 필수적인 내화물을 공급하며 우리나라 산업의 근간을 지탱하고 있습니다.

최근 포스코퓨처엠은 철강 산업의 공통적인 과제인 탄소 배출 저감에 대응하기 위한 차세대 내화물 연구에 박차를 가하고 있는데요. 특히 탈탄소 철강 설비에 알맞은 특성을 가지면서 높은 재활용성을 갖추는 것에 초점을 두고 개발을 진행하고 있습니다.

구체적으로 고철(스크랩) 투입을 높여 탄소 배출량을 저감하는 ‘상저취전로’*와 같은 대형 전기로에 대응할 수 있는 내화물을 개발하고 있는데요. 특히 상저취전로는 탄소중립 산업 핵심기술개발 국책과제로 선정되어 2028년 상용화를 목표로 포스코퓨처엠의 내화물 R&D 역량을 결집해 수행하고 있답니다.

*상저취전로 : 철강 제조 공정의 대형 전로(전기로)의 한 종류로, 저탄소·고효율 조업을 위해 개발된 설비

이뿐만 아니라 포스코퓨처엠은 AI 기술 기반 스마트 공장을 구현해 사업 경쟁력과 리얼밸류를 강화해 나가고 있으며, 이를 바탕으로 글로벌 소재 파트너십을 확장할 계획입니다.

수천 번의 가열과 냉각으로 이어지는 거친 사이클을 견디는 내화물 덕분에 지금 이 순간에도 모든 산업이 멈추지 않고 다음 단계로 달려갈 수 있습니다.

포스코퓨처엠의 내화물은 대한민국 산업의 성장과 함께 호흡해 왔습니다. 50년이 넘는 시간 동안 산업의 안전과 품질을 지켜온 포스코퓨처엠의 내화물은 앞으로도 산업 기초 소재로써 뿌리와 미래를 지켜나가겠습니다.

※ 이 콘텐츠는 포스코퓨처엠 스토리 기사를 토대로 제작되었습니다.

표준(Standard)은 특정 제품, 서비스, 생산 공정 또는 기술이 일정한 품질과 수준을 유지하도록 정한 기준으로, 현대 글로벌 경제를 지탱하는 핵심 요소로 평가된다. 표준은 산업 전반에 걸쳐 공통의 언어를 제공함으로써 거래 비용을 절감하고, 규모의 경제를 실현하며, 제품과 서비스 간의 호환성을 보장한다. 만약 표준이 존재하지 않는다면, 각기 다른 규격의 부품과 호환되지 않는 시스템, 국가별 상이한 품질 기준으로 인해 시장은 파편화되고 비효율이 심화될 수 밖에 없다. 표준화(Standardization)는 이러한 혼란을 방지하고 산업에 질서를 부여하는 과정이다.

새로운 제품이나 시장이 등장할 때마다 표준화는 국가와 기업이 우선적으로 고려하는 전략적 선택지로 자리 잡아왔다. 이는 단순한 기술적 통일을 넘어, 상호 이해 증진, 효율성 향상, 안전과 품질에 대한 사회적 신뢰 구축 등 경제 전반에 중요한 역할을 한다. 글로벌 시장에서 표준을 선점하는 것은 산업 생태계의 주도권과 경제적 이익을 결정짓는 핵심 전략으로, 실제로 표준을 선점한 국가와 기업은 시장 점유율 확대, 로열티 수익, 기술 리더십 등 다양한 분야에서 경쟁 우위를 확보해왔다.

최근 철강산업은 기후변화 대응을 위한 탈탄소화라는 중대한 과제에 직면해 있다. 그러나 현재 저(低)탄소 철강에 대한 통일된 정의나 측정 기준이 부재하여 시장 혼란과 그린워싱(greenwashing)에 대한 우려가 제기되고 있다. 만약 국가 및 지역별로 상이한 탄소 배출량 측정 기준이 적용된다면, 이는 새로운 형태의 무역 장벽으로 작용할 가능성이 높다. 이에 따라 철강산업의 건전한 탈탄소 시장 창출과 공정한 국제 교역 질서 확립을 위해 탄소저감 강재에 대한 명확하고 통일된 국제 표준의 도출이 시급하다.

‘탄소저감 강재’ 표준화, 왜 중요한가

탄소저감 강재 표준화 논의의 핵심을 이해하기 위해서는 먼저 현재 철강 생산을 지배하는 두 가지 주요 공정의 근본적인 차이와 원료 수급의 현실적 제약을 파악할 필요가 있다.

▲광양제철소의 한 직원이 제강공장에서 전로에 쇳물이 장입되는 모습을 확인하고 있다.

우선, 전통적인 고로-전로(BF-BOF) 방식이 있다. 이 방식은 철광석과 석탄(코크스)을 고로에 투입해 쇳물을 생산한 뒤, 전로에서 정련하여 강철을 만드는 일관제철 공정이다. 고품질 철강의 대량 생산에 적합해 현재 전 세계 조강 생산의 약 70% 이상을 차지하고 있다. 그러나 철광석 환원 과정에서 대량의 석탄이 사용되기 때문에 탄소 집약도가 높다. 실제로 철강 1톤을 생산할 때 평균 2.2톤의 이산화탄소 상당량(tCO₂e)이 배출된다.

반면, 전기로(EAF) 방식은 고철(철스크랩)을 전기 에너지로 녹여 강철을 생산하는 공정이다. 고철을 재활용하기 때문에 탄소 배출량이 상대적으로 낮으며, 철강 1톤당 평균 0.6tCO₂e 수준에 불과하다. 그러나 주원료인 고품질 철스크랩의 공급이 전 세계 수요를 충족시키기에 부족하다는 한계가 있다. 이로 인해 전기로 방식이 전통적인 공정을 완전히 대체하기는 어려운 상황이다.

결국, 수소환원제철 등 궁극적인 탈탄소 기술이 상용화되기 전까지는 고로-전로 방식, 전기로 방식, 그리고 석탄 대신 천연가스를 이용해 철광석을 환원하는 직접환원철(DRI) 방식 등 여러 공정이 병존(竝存)할 수밖에 없다. 그럼에도 불구하고, 이미 자동차 산업을 필두로 탄소저감 강재에 대한 요구가 커지고 있어, 기존 철강 생산 공정에 다양한 저감 기술을 적용해 최대한 탄소 배출을 줄여 나가는 노력이 필수적이다.

이러한 노력이 정당하게 인정받기 위해서는 실제로 얼마만큼의 탄소 배출을 감축했는지에 대한 객관적 확인, 즉 ‘탄소저감 강재’에 대한 명확한 정의와 기준의 표준화가 반드시 선행되어야 한다.

이는 단순히 탄소 배출량 산정 방식에 관한 기술적 논의를 넘어선다. 향후 수십 년간 수십~수백조 달러 규모의 철강산업 경쟁 규칙을 제정하고, 시장의 패권을 결정하는 근본적인 싸움이기 때문이다. 선택되는 표준에 따라 어떤 탈탄소 기술이 경제성을 갖게 될지, 어떤 기업이 경쟁 우위를 확보할지, 그리고 막대한 자본 투자가 어느 방향으로 집중될 지가 결정된다. 이는 환경적 순수성을 넘어 시장 지배력을 둘러싼 치열한 경쟁의 장(場)이기도 하다.

따라서 미래 산업 구조와 경쟁력 전반을 고려해 각 기업의 기술적 여건, 자국의 수소 및 전력 인프라 상황, 글로벌 협력 가능성 등을 충분히 반영한 신중한 접근이 요구된다.

탄소저감 강재 표준화에 대한 3가지 대안

탄소저감 강재 표준은 우리가 일상에서 접하는 특정 상품의 규격이나 성능에 관한 ‘제품 표준’과는 성격이 다르다. 오히려 최종 제품이 만들어지기까지 어떤 생산 과정을 거쳤고, 그 과정이 환경에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 ‘공정 표준’에 더 가깝다. 이는 농산물의 유기농 인증처럼 생산부터 가공, 유통에 이르는 전체 과정에 대한 표준을 정하는 것과 유사하다.

탄소저감 강재 표준화는 ‘저감(低減)’의 정도를 어떻게 규정하고 측정할 것인가에 초점을 두고 있으며, 현재 크게 세 가지 상이한 철학이 충돌하고 있다. 유럽 중심의 ‘슬라이딩 스케일(Sliding Scale)’ 방식, 일본이 주도하는 ‘탄소감축량 할당(Allocated CFP, Carbon Footprint of Product)’ 방식, 그리고 미국 기반의 ‘단일 기술중립적(Single, Technology-Agnostic)’ 방식이 그것이다.

우선, ‘슬라이딩 스케일’ 방식은 철스크랩 사용 비율과 탄소 배출 원단위를 기준으로 강재를 등급화하는 제도다. 이 방식의 핵심은 ‘저탄소 철강’으로 인정받기 위한 온실가스 배출량 허용 기준치가 제품 생산에 사용된 철스크랩의 비율에 따라 유동적으로(sliding) 변한다는 점이다. 즉, 철스크랩을 적게 사용하는 1차 제강 제품에는 상대적으로 높은 배출량 기준이, 철스크랩을 많이 사용하는 2차 제강 제품에는 더 엄격하고 낮은 배출량 기준이 적용된다.

이 방법은 고로-전로(BF-BOF)와 전기로(EAF) 등 생산 방식에 관계없이 모든 생산자에게 각자의 출발점에서 시작할 수 있는 탈탄소화 경로를 제공한다. 또한 스크랩 사용량을 증가시키는 방법만으로는 높은 등급을 받기 어렵게 만들어, 고로 업체들로 하여금 CCUS, 수소 주입, 설비전환 등 근본적인 탈탄소 기술을 도입하도록 하는 강력한 인센티브를 제공한다. 반면, 직관적인 이해가 어렵다는 문제와 함께, 스크랩 투입 확대 기술 적용으로 탄소 감축을 이뤘음에도 불구하고 그 노력이 인정되지 않는다는 점과, 스크랩을 이용하는 전기로(EAF) 업체의 환경적 기여를 평가절하한다는 비판도 있다.

또 다른 탄소저감 강재 표준안은 ‘탄소감축량 할당’ 방식이다. 이 방식은 철강사가 특정 탄소 감축 프로젝트를 통해 달성한 감축 실적을 개별 제품에 배분하도록 하는 제도다. 구체적인 절차는 다음과 같다. 먼저 철강사가 공정 효율 개선이나 에너지 전환 등 ‘추가성(Additionality)’이 인정되는 탄소 감축 프로젝트를 수행한다. 이 프로젝트를 통해 달성한 정량화된 탄소 감축 총량은 일종의 가상 ‘계좌’에 적립된다. 마지막으로 기존의 공정으로 생산된 물리적인 철강 제품을 판매할 때, 가상 계좌에 적립된 감축량을 ‘인증서’ 형태로 할당하여 고객에게 ‘탄소저감 강재’로 판매한 것으로 간주한다.

이 방식은 일종의 과도기적 대안으로, 탈탄소 전환 기간 동안 철강사들의 점진적 감축 노력을 장려하고, 구매기업의 탄소 간접 배출량(Scope 3*) 감축을 유도한다는 장점이 있다. 또한 기업 내 여러 사업장과 공정에서 발생한 감축 노력을 한데 모아, 시장 수요가 있는 특정 제품에 유연하게 할당할 수 있다는 유연성도 갖추고 있다. 한편, 환경적 가치(인증서)와 물리적 제품이 분리되어 있다는 점이 있어 할당 방식의 투명성, 신뢰성 확보를 위한 논의가 활발히 이뤄지고 있다. 세계철강협회를 중심으로 제품과 감축 실적 간 물리적 연결성 강화, 감축 프로젝트의 정확한 기여도 산정과 이중 계산 배제, 제3자 검증 등에 대해 ISO 국제표준과 연계한 논의가 진행되고 있다.

현재 전 세계 일부 철강사들은 감축량 배분 강재(탄소 감축 실적을 배분 받은 철강 제품) 판매를 위한 자체 브랜드를 런칭해 고객에게 공급하고 있다.

*기업의 온실가스 배출량은 직접 배출(Scope 1, 예: 공장이나 차량에서 발생하는 배출), 에너지 사용에 따른 간접 배출(Scope 2, 예: 전기나 열 사용으로 인한 배출), 그리고 원재료 생산, 운송, 제품 사용 등 공급망 전반에서 발생하는 기타 간접 배출(Scope 3)로 구분된다.

마지막으로, 다소 극단적인 주장으로 ‘단일 기술중립적’ 방식이 있다. 앞서 살펴본 두 가지 표준 방식이 기존 고로 업체들의 현실을 고려한 타협적 성격을 띠고 있다면, 미국이 주도하는 글로벌철강기후위원회(Global Steel Climate Council, GSCC)의 단일 표준 접근법은 원칙에 기반한 단일 잣대를 제시하며 정면으로 대립한다.

이 방식은 매우 명료하다. 생산 방식(고로 또는 전기로)이나 철스크랩 사용 비율에 관계없이 모든 철강 제품에 동일한 탄소 집약도 기준을 적용한다. 즉, 제품의 실제 탄소 배출량만을 유일한 척도로 삼는다. 이 방식의 장점은 단순성과 투명성에 있다. 소비자들은 여러 철강 제품의 실제 탄소 발자국을 직관적으로 비교하고 명확하게 이해할 수 있는 단일 지표를 제공받는다. 또한, 이미 저탄소 전기로(EAF) 기술에 선제 투자를 감행한 기업들에게는 확실한 시장 우위를 제공한다. 반면, 고로 기반의 1차 제강사들은 탄소저감 노력에서 사실상 배제된다는 문제가 있다. 아울러 스크랩의 글로벌 공급 부족이나 고품질 강재 생산에 있어 전기로 공정의 기술적 한계 등이 충분히 반영되지 못한다는 점도 한계로 지적된다.

한국 상황에 부합하는 표준화 노력 필수

이처럼 세 가지 경쟁 표준은 단순한 기술적 제안이 아니라, 각 지역의 산업 정책과 경쟁 전략이 반영된 지정학적 대리전의 성격을 띠고 있다. 유럽은 노후 고로 설비의 점진적 전환을 위해 ‘슬라이딩 스케일’을, 일본은 탄소감축량 할당 방식으로 시장 형성과 기술 전환을 촉진하고 있다. 반면, 전기로 비중이 높은 미국은 ‘단일 기술중립적’ 방식을 통해 자국의 우위를 강화하고 있다. 최근 탄소중립의 선도 역할을 해오던 유럽에서 경제적 수소 공급의 불확실성과 에너지 위기 등으로 탈탄소 전환 프로젝트의 지연이 속출하면서, 탄소저감 강재 표준화에 대한 다각적인 논의가 더욱 활발해지고 있다. 결국, 온실가스 감축량 산정 방법론을 둘러싼 논쟁은 가장 근본적인 산업 중 하나인 철강산업의 녹색 전환을 누가 주도할 것인가에 대한 경쟁이다.

그렇다면 한국은 어떤 표준을 선택해야 할까? 각 방식의 장단점과 전환 기간별 이해득실을 면밀히 따져보는 것이 중요하다. 한국 철강산업은 고로 중심의 생산구조, 청정수소와 전력 공급의 한계, 정부의 지원 부족 등 여러 불리한 여건에 처해 있다. 그리고 수소환원제철 상용화까지는 많은 시간과 자금이 필요하므로, 탄소저감 강재 표준화 논의에 이러한 현실이 충분히 반영되어야 한다.

특히 중요한 점은, 수소환원제철이 완성되기까지의 과도기에는 다양한 탄소 감축 노력이 인정받을 수 있는 표준이 필요하다는 점이다. 현재 한국 철강업계는 고로-전로 공정에서 저탄소 연·원료 사용을 확대하고, 스크랩 활용을 늘리며, 전기로를 도입하는 등 다양한 기술을 추진하고 있다. 이러한 기술들은 수소환원제철 상용화 이전까지 탄소 감축을 이끌 핵심 브릿지(bridge) 기술로서, 산업의 탈탄소 전환 속도를 높이는 중요한 역할을 한다. 따라서, 다양한 방법을 통해 달성한 탄소 감축 성과를 공정하고 투명하게 제품에 반영하여 고객의 감축 요구를 충족시킬 수 있는 방식이 표준에 포함되어야 한다. 특히 이러한 체계가 국제적으로 인정되는 표준으로 제도화된다면, 탄소저감 강재 시장이 빠르게 형성되고 철강사의 감축 노력이 경제적으로도 인정받을 수 있다.

더 나아가, 여기에 정부의 수요 촉진을 위한 인센티브 정책이 결합된다면, 환경적 가치와 경제적 가치가 함께 성장하는 선순환 구조를 만들 수 있다. 결국 탄소저감 표준이 확립되면, 국내 철강 기업은 시장 주도권을 확보하고 경제성 있는 탄소 감축을 추진할 수 있으며, 나아가 전후방 제조업 생태계 전반의 경쟁력 강화에도 기여하게 된다. 따라서 지금이야 말로 이러한 표준 마련을 위해 산업계·학계·정부가 함께 논의하고 신중하게 고민해야 할 시점이다.

▲ 석탄 대신 수소를 사용해 가루 상태의 철광석을 직접환원철로 만들고 이를 전기용융로에서 녹여 쇳물을 제조하는 포스코 수소환원제철(HyREX) 기술. (2025 기후산업국제박람회에서 포스코 홍보관에 설치된 포스코 수소환원제철(HyREX) 전시 모형 中)

탄소저감 강재 표준화, 국가 경쟁력과 미래를 좌우한다

표준은 더 이상 단순한 기술적 규제나 준수 대상이 아니다. 최근 기업 경영 환경에서 표준은 경쟁우위를 확보하고 새로운 시장에 접근하기 위한 핵심적인 전략적 자산으로 인식된다. 글로벌 탈탄소 기조가 강화되는 가운데, 탄소저감 강재의 표준화는 단순한 환경 규제 대응을 넘어, 국가 산업경쟁력과 미래 성장동력 확보의 핵심 전략으로 부상하고 있다.

표준화 논의가 실질적 효과를 내려면 각국의 경제 성장 단계, 기술 개발 수준, 자원 보유 현황, 지리적 특성 등 다양한 현실적 요인을 반드시 고려해야 한다. 국제 표준화 논의에서도 각국의 상황을 반영한 유연한 접근이 필요하며, 한국 역시 산업구조와 에너지 믹스, 기술 역량, 수출입 구조 등 고유한 여건을 충분히 반영한 표준화 전략을 세워야 한다.

이를 위해 철강업계는 탄소 감축 기술의 개발과 현장 적용을 가속화하고, 탄소 배출 관련 데이터를 투명하게 관리·공개해 국내외에서 신뢰도를 높여야 한다. 세계철강협회(worldsteel) 등 글로벌 철강 협의체와 협력해 합리적이고 수용성 있는 표준 마련에 힘쓰는 한편, 자동차·조선·건설 등 주요 수요 기업들과의 긴밀한 조율도 중요하다.

정부 역시 민관 협의체를 상시 운영해 산업계의 현장 의견을 신속히 반영하고, 국익과 경제안보 차원에서 우리 기업의 글로벌 경쟁력이 약화되지 않도록, 기후클럽(Climate Club), 국제표준화기구(ISO), 경제협력개발기구(OECD) 등 주요 국제기구의 표준화 논의 시 한국의 입장을 명확히 전달해야 한다. 또한, 비슷한 산업구조와 이해관계를 가진 국가들과 협력해 국제 표준화 논의에서 연합전선을 구축하는 것도 효과적인 전략이 될 수 있다.

국제 활동과 함께 국내에서는 합리적인 표준안 마련을 주도하여 국내 정책에 우선 도입하고 제도적으로 수요 기반을 마련하는 것이 필요하다. 정책 도입은 초기 시장 형성 및 수요 창출 촉매로 작용하여 철강사로 하여금 탄소저감 강재를 공급할 수 있는 기회를 제공한다. 이를 통해 철강사는 탄소 감축 노력에 대한 보상을 받고 탄소 감축 투자를 다시 이어나갈 수 있게 된다. 즉, 탄소 감축 투자의 선순환 구조를 실현할 수 있다.

탄소저감 강재 수요가 가시적으로 드러날 것으로 전망되는 향후 3-5년은 현재 경쟁하는 표준들이 시장의 수용성을 얻기 위해 치열하게 경쟁하는 결정적인 시기가 될 것이다. 저탄소 철강 시장의 미래는 생산자, 소비자, 투자자 모두에게 신뢰받는 하나의 견고한 표준을 확립하는 데 달려 있다. 궁극적인 승자는 탈탄소 전환이라는 시장의 요구와 현실적 제약 사이에서 절묘한 균형을 맞추는 표준안이 될 것이다.

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!

글로벌 공급 과잉과 보호무역 강화, 그리고 탄소중립이라는 거대한 변화의 물결 속에서 대한민국 철강산업이 위기를 맞고 있다. 중국의 저가 공세와 각국의 무역장벽, 막대한 탈탄소 투자 부담까지, 철강산업은 그 어느 때보다 정부의 지원이 절실한 시점이다. 자동차, 조선, 건설 등 국가 경제의 근간을 이루는 기간산업으로서 철강산업의 역할은 막중하다. 복합적 위기에 직면한 국내 철강산업의 현 상황을 살펴보고, 정부와 철강업계의 긴밀한 협력의 필요성을 다시 한 번 짚어보고자 한다.

I 中 철강 공급 과잉, 탈탄소 전환 과제… 국내 철강산업이 흔들린다

지금 대한민국의 철강산업은 고립무원의 상황에서 생존의 기로에 서 있다고 해도 과언이 아니다. 중국의 저가 수출로 국내 시장을 내주고 있고, 각국의 철강산업 보호 강화로 수출은 위축되었는데, 정부 정책에 부응하고자 탄소 감축을 위한 상당한 투자비까지 감당해야 한다.

전 세계 철강 생산량의 절반을 차지하고 있는 중국은 과잉 생산 물량을 대한민국 및 해외에 수출하여 해소하고 있다. 작년에 수출한 물량만 약 1억 1천만톤이었는데 이는 한국 철강 생산량의 2배에 가까운 수치이다. 한국이 전 세계 철강 생산량 6위인 점을 고려하면 그 규모는 엄청난 것이다.

게다가 중국은 저가로 수출을 하고 있어 대한민국 시장을 잠식하고 가격을 교란하고 있는 상황이다. 문제는 저가 수출이 정부 차원에서의 유무형 지원이 있었기에 가능한 것으로 추정된다는 점이다. 중국 철강 기업들의 약 40%가 적자일 정도로 어려운 상황에서 지난 10년간 철강 생산량은 연간 10억톤 내외를 유지하고 있기 때문이다. 이러한 결과로 작년 포스코와 현대제철의 영업이익은 전년대비 각각 40%, 80% 급감하였다.

올해 대한민국 정부가 중국산 일부 철강재에 대하여 덤핑방지 관세를 부과하기로 결정한 점은 늦었지만 긍정적이다. 하지만 대한민국의 철강 시장에서 중국산 점유율이 이미 20%를 차지하고 있고 품목에 따라서는 50%인 경우도 있다. 따라서 덤핑방지 관세의 대상을 확대하고 공정하게 경쟁을 할 수 있도록 도움을 강화할 필요가 있다.

I 높아지는 무역의 벽, 철강산업의 위기는 국가 산업 경쟁력에도 직격탄

한편 미국의 철강 관세 장벽, 유럽의 철강 세이프가드와 탄소 장벽 그리고 동남아 국가들까지 가세하여 무역장벽을 강화하고 있는 추세이다. 세계무역기구(WTO)의 조사를 살펴보면 전 세계 덤핑방지관세와 상계관세에서 철강이 30%를 차지하고 있으며 단일 품목으로 가장 많다. 그만큼 각국 정부들은 국가의 기간산업으로 철강산업을 중요하게 인식하고 보호하는 것이다.

무역장벽을 해결하기 위해서 개별 기업 차원에서의 노력만으로는 현실적인 한계가 있다. 철강산업이 한국 수출의 중추로서 역할을 하고 있는 점을 고려하여 정부도 나서서 도움을 줘야 한다. 철강 만으로도 작년 225억 달러를 수출하여 한국 수출 품목 중 일곱 번째를 기록하였고, 전방산업인 자동차와 조선이 수출 품목 순위에서 상위를 차지하도록 기여하였다. 실제로 대한상공회의소에 따르면 철강산업의 전방산업 연쇄효과 계수는 1.52로 제조업 평균 1.05를 크게 상회하고 있어 철강산업 없이 수요산업인 자동차, 조선, 건설 및 가전 등도 성장할 수 없는 것이다.

▲포스코는 글로벌 철강공급 과잉현상의 지속, 해외 저가 철강재의 공세, 설비 노후화 등의 영향을 종합적으로 고려하여 지난해 7월 포항 1제강공장에 이어 11월 최종 1선재공장 폐쇄를 결정했다.

이러한 상황에서 이미 대한민국의 대표 철강 기업인 포스코와 현대제철 마저도 구조조정에 나서고 있다. 지금은 자산 매각과 설비 가동 중단으로 버티고 있지만 향후 인력 감축까지 진행된다면 실업 문제로 이어지고, 해외 무역장벽으로 인해 국내 생산 설비를 해외로 이전하게 된다면 전방산업의 경쟁력 약화로도 연결되어 국가 경제에는 큰 손실이 될 것이다.

I 철강산업의 탈탄소, 정부가 함께 파트너로 나아가야

탄소 배출을 감축하기 위한 투자비도 철강산업에는 큰 부담이다. 우리 정부는 2050년 탄소중립을 목표로 제시한 바 있다. 철강산업은 이산화탄소 배출량의 약 17%를 차지하므로 정부의 목표를 달성하기 위해서는 철강산업의 탄소 배출 감축이 반드시 필요하고 정부의 목표에 부응하는 것은 당연하다.

▲ 포스코 수소환원제철 하이렉스(HyREX) 기술로 전환된 미래 제철소의 모습이 구현되어 있다. 지난해 열린 2024 기후산업국제박람회 현장 모습.

문제는 철강산업이 탄소 배출을 줄이기 위해서는 엄청난 투자비가 필요하다는 점이다. 기존의 철강 생산 설비인 고로 1기를 건설하기 위하여 3조원 이상이 필요한데, 탄소 배출을 줄이기 위한 대안인 수소환원제철은 1기 건설에 고로의 1.3~1.5배의 투자금액이 필요한 것으로 알려져 있다. 한국의 고로 생산능력이 약 5,000만톤 정도이니 약 50조원을 투자해야 하는 것이다.

중국산의 저가 공세와 전 세계 보호무역이 강화되는 환경에서 대한민국 철강 기업들의 이익 창출 능력은 크게 낮아졌기 때문에 이 정도의 투자비를 개별 기업이 감당하기에는 어려운 것이 사실이다. 이에 각국 정부들은 철강산업에 관련 지원을 하고 있다.

유럽연합은 철강 기업들의 탄소 감축을 위한 투자비의 50% 내외를 정부에서 지원하기로 결정한 바 있고, 일본 정부도 녹색 전환 추진기구를 설립하여 10년간 3조엔 규모의 민관 투자를 계획하고 있으며, 저탄소 강철을 사용한 청정에너지 자동차에 대해서는 보조금을 지원하기로 하였다. 대한민국 정부도 2050 탄소중립을 위하여 철강 기업들을 파트너로 생각하고 국가의 목표를 달성할 수 있도록 도와야 한다.

철강산업은 국가의 기간산업이다. 미국, EU 등 주요 국가들이 자국의 철강산업을 보호하려는 이유를 생각해볼 필요가 있다.

인류의 근대 문명은 18세기 후반 영국에서 시작된 산업혁명을 계기로 본격적인 전환점을 맞았다. 1769년에 등장한 제임스 와트의 증기기관은 방직기, 직조기 등 기계 혁명, 그리고 증기기관차, 증기선 등 교통수단의 혁명을 가져오며 인류의 삶을 송두리째 바꿔놓게 된다. 그런데 여기서 드는 의문 하나. 왜 하필 영국에서 산업혁명이 시작되었을까?

당시 이웃한 프랑스도 과학기술의 수준만 놓고 보면 영국에 결코 뒤처지지 않았다. 오히려 국가 주도로 과학기술 연구를 적극적으로 지원하고 있었다. 그럼에도 영국이 산업혁명의 주역이 될 수 있었던 배경에는 과학기술이 개화할 수 있는 제도적 토양 – 특허권 확립을 통한 인센티브 부여와 영리 활동의 폭넓은 자유 보장 – 이 자리하고 있었다.

결국 과학 기술의 성공은 단지 ‘무엇을 달성하겠다’는 목표 설정에 머무르지 않고, 그것을 ‘어떻게 구현할 것인가’에 대한 구체적인 실행 경로 설계에 달려있는 것이다.

I 탈탄소 전환의 과제는 실행 전략과 단계별 이행 계획의 구체화

영국은 산업혁명을 계기로 신속한 자동차 시대 전환을 예견했지만, ‘적기조례(赤旗條例, Red Flag Act)’ 규제로 새로운 기술로의 전환을 가로막아 오히려 혁신과 발전을 더디게 만들었다. 반면 미국은 규제 완화와 도로 인프라 확충 등을 지원함으로써 자동차 산업과 연관 산업의 동반 성장을 이끌었다. 즉, 혁신기술의 성공은 기술 보유 자체도 중요하지만 이를 뒷받침하는 제도와 인프라 구축 등을 기반으로 실질적 이행방안을 구체화하는 것이 필요하다.

*적기조례 : 증기자동차가 도로를 달릴 때 조수가 50미터 앞에서 붉은 깃발을 들고 걷게 함으로써 자동차의 속도를 시속 3.2km(도시), 6.4km(교외)로 제한.

철강산업의 탈(脫)탄소 전환(Decarbonization Transition)도 마찬가지이다. ‘2050 탄소중립’ 선언이나 궁극적으로 달성해야 할 목표 제시만으로는 충분하지 않다. 마치 길찾기 내비게이션 앱처럼 정해진 목표 장소에 어떤 경로로, 어떤 수단을 이용해 도달할 것인지가 규명되어야 한다. 구체적으로 탈탄소 목표 성취까지의 시기별 마일스톤*, 이를 달성할 명확한 경로 설정과 이행 전략 수립, 그리고 중단기 성과에 초점을 맞춘 실행 관리가 반드시 필요하다.

*마일스톤(milestone) : 프로젝트나 목표 달성 과정에서 특정 중요 시점이나 이정표를 의미함. 즉 프로젝트 관리에서 중요 단계, 성과, 또는 핵심 이벤트를 의미하며, 프로젝트 진행 상황을 추적하고 관리하는 데 사용함.

지금까지 글로벌 탈탄소 전환을 이끌어오던 EU가 최근 에너지와 인프라 문제로 탈탄소 추진에 주춤하는 모습이 이를 단적으로 보여준다.

▲ ‘EU 경쟁력 미래 보고서’를 발표한 마리오 드라기(Mario Draghi) 전 유럽중앙은행(ECB) 총재 모습. [사진 출처 : 유럽연합집행위원회(EC) – 시청각 서비스]

글로벌 컨설팅사인 딜로이트(Deloitte)는 「철강: 탈탄소의 길(Steel: Pathways to Decarbonization)」(2023년 9월 발표) 에서 철강산업의 궁극적인 탈탄소 전환을 위해 반드시 해결해야 할 숙제로 다음의 여섯 가지를 지목한다.

이 중 앞선 세 가지는 민간(기업)이 기술개발과 투자를 주도하되 정부의 도움이 필요한 부분이라면, 나머지 세 가지는 정부가 인프라와 시장을 설계하고 규범을 마련해가는 가운데, 기업이 그 안에서 경쟁력을 확보해야 할 부분들이다. 다시 말해, 탈탄소 전환은 결국 정부와 기업의 상호보완적 역할 분담이 요구되는 공동의 초거대 프로젝트인 것이다.

I 전향적 민관 협업(collaboration) 체계 구축을 통한 실행력 강화

정부와 기업의 전향적 협업 구조는 데이비드 오스본 & 테드 게블러가 「정부를 혁신하라(Reinventing Government)」 (1992)에서 언급한 ‘기업가적 정부(Entrepreneurial Government)’ 모델의 현실적 사례가 될 수 있다.

경쟁의 법칙이 기업간(Company-to-Company) 경쟁에서 국가간(Country-to-Country) 경쟁으로 바뀐 지금, 정부와 기업이 한 팀이 되어 향후 5년, 10년 단위의 탈탄소 중단기 전략을 논의하고, 그 과정에서 필요한 이행 수단, 지원과 보상 방안, 산학연정 역할 분담을 촘촘히 설계하는 것이 무엇보다 중요하다.

아울러 제반 성공 조건 중 하나라도 어긋날 경우에 대비한 플랜(Plan) B 마련, 실패 위험을 미연에 방지하고 최소화할 리스크 관리 등 마치 강도(强度, Strength)와 연성(延性, Ductility)이 잘 어우러진 고급 철강 제품처럼 실행력과 유연성을 동시에 갖춘 이행 경로(Transition Route) 설계가 필수적이다.

이런 관점에서 현재 진행 중인 일본 철강산업의 탈탄소 전환 관련 민관 협력 모델은 비전과 목표를 공동 설정하고 위험을 공유하며 역할을 분담하는 모범적인 사례로 평가받을 만하다.

I 포스코 : 리얼 옵션 기반 실행 중심의 탈탄소 전략

2024년 6월 26일, 한국형 수소환원제철 실증기술개발사업이 국가연구개발사업평가 총괄위원회의 예비타당성 조사를 통과한 것은 철강 산업의 궁극적 탈탄소 해법에 대한 제도적 인정과 함께 본격 실행을 위한 의미 있는 첫걸음으로 평가된다. 이는 단순한 기술개발을 넘어, 대규모 설비와 재정이 수반되는 산업 구조 전환의 실질적 출발점이자, 정부와 민간의 전략적 분업 체계가 시도되는 상징적 사례이다.

포스코는 실현가능성에 기반해 실질적인 탄소 감축을 가능케하는 ‘리얼 옵션(Real Option)’ 기반의 구체적인 탈탄소 전략을 이행할 계획이다. 구체적으로 탄소 감축 수단별 비용 경제성과 기술 성숙도를 종합적으로 고려하여 중단기 감축 추진방향을 수립하였다.

우선 2030년까지는 고로 기반 저탄소 브릿지 기술과 전기로 도입을 통해 탄소 감축목표를 달성할 계획이다. AI 기반의 운영 효율화 기술 도입을 비롯해 HBI(Hot Briquetted Iron), 펠렛(Pellet) 등 저탄소 원료 사용 증대와 고로 수소 취입기술 개발 등을 통해 기존 고로에서의 석탄 사용을 줄이고, 철스크랩 다량 사용을 위한 상저취 전로 기술 개발과 전로 HMR(Hot Metal Ratio)하향 운영으로 탄소배출을 줄일 예정이다.

또한 2026년 준공을 목표로 현재 연산 250만톤 규모의 대형 전기로가 광양제철소에서 건설 중에 있다. 전기로에서 생산한 쇳물은 바로 활용되거나 고로에서 생산한 쇳물과 혼합하는 용해스크랩 장입기술을 통해 탄소저감 강재를 생산할 예정이다.

포스코의 탈탄소 혁신기술인 하이렉스(HyREX)는 정부 국책과제와 연계한 실증 데모 플랜트 운영을 통해 핵심실증기술 확보로 상용화 기반을 구축하고, 2030년대 중후반 이후 청정 에너지 인프라와 경제성 있는 대량 수소 공급체계 구축을 전제로 상용 플랜트로의 확대를 목표로 하고 있다.

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

수소환원제철 상용화를 위해서는 1) 수소환원제철 상용기술 확보 뿐만 아니라, 2) 경제적이고 안정적인 무탄소 전력 인프라와 대규모 청정수소 공급체계 구축, 3) 탄소저감 강재 시장 창출과 그린 프리미엄 등 CO₂ 감축비용 분담에 대한 시장과 고객 수용성 확대, 4) R&D 실증을 포함해 상용설비 건설투자와 운영 등에 대한 정부 지원정책 등 대내외 제반 여건 조성이 필요하다.

I 환경적 가치를 경제적 가치로, 실현 가능한 정책이 핵심

기업의 탄소중립 이행 전략을 제도적으로 뒷받침하기 위해 정부는 목표 제시에 머물러서는 안 된다. 국가 탄소중립과 에너지 전환의 컨트롤 타워로서 정부는 기업의 탈탄소 전략을 정책에 녹여 경제안보와 산업 경쟁력을 강화할 수 있는 체계를 마련해야 한다. 상설 협의체 등을 통해 민간기업과의 소통 체계를 구축, 긴밀하고 지속적인 소통을 통해 정책 불확실성을 해소함으로써 NDC(Nationally Determined Contribution, 국가 온실가스 감축목표)* 등 목표 수립, 규제혁신, 정책지원 등에서 협력을 강화해 나가야 한다. 결국 정부의 현실적 정책 전환이 전제되어야만 기업의 탈탄소 전략은 비로소 실현가능한 옵션이 될 수 있다.

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

철강산업은 대표적인 난(難)감축산업으로 꼽힌다. 현재의 고로 생산방식은 히타히트 철기 문명(기원전 1600년경)이래 가장 효율적인 철강생산방식이다. 자연 상태의 철광석에서 고품질의 쇳물을 대량 생산하기 위해서는 많은 에너지가 필요하며 운영설비 역시 중후장대하다. 하루 생산량은 중형차 약 1만 5,000대에 달하는 규모이다.

전통적인 고로 생산방식의 석탄 사용을 혁신적으로 줄이더라도, 중후장대한 설비의 순차적 교체를 위한 물리적 시간이 필요하고, 그 교체된 설비를 운영하기 위한 대체 에너지원(청정수소, 무탄소 전력)의 인프라 구축 등이 요구된다. 그러므로 저탄소 혁신기술 개발과 함께 설비전환, 인프라 구축 등을 위한 막대한 투자와 장기간의 노력이 불가피한 현실이다.

이러한 현실을 반영하여 합리적이고 실현가능한 2035 NDC 수립이 필요하다. 수소환원제철 등 미래 혁신기술의 상용화 시점과 대규모 인프라 구축 등 전제조건을 면밀히 고려하고, 글로벌 경쟁력과 국내 철강산업 생존 전략이 함께 담긴 감축경로를 설정해야 한다. 앞으로 10년간은 저탄소 브릿지 기술과 에너지 고효율화, LNG 등을 통해 실질적 감축을 구현하고, 중장기적으로는 혁신기술 개발을 병행해야 한다. 이러한 현실적 접근이 NDC 2035 목표 수립의 핵심 기반이 되어야 할 것이다.

동시에 기업이 저탄소 철강을 생산해도 이를 수용할 시장이 충분하지 않다면 탈탄소 전략은 지속 가능하지 않다. 정부는 탄소저감 철강제품의 표준화와 공공조달을 통해 선제적으로 시장을 창출하고, 시장의 수용성을 높여 그린 프리미엄 시장이 연착륙할 수 있도록 적극적인 지원을 해야한다. 또한 정부의 제도적 탄소감축 기준 설정, 세액공제 등 그린 프리미엄 보상체계 확립을 위한 노력도 병행되어야 한다.

또한 ‘환경적 가치를 경제적 가치’로 전환할 수 있는 사회적 공감대의 형성이 무엇보다 중요하다. 이러한 인식의 전환은 탄소저감 철강제품의 가격경쟁력 확보와 시장 안착을 위한 전제 조건이다. 밸류체인 전반에서 비용과 효익을 모든 경제주체가 공유한다는 인식을 확립해야 하며, 생산자에게만 전가되던 ‘오염자 부담원칙’을 넘어, 밸류체인 내 모든 주체가 비용과 가치를 함께 공유하는 ‘협력적 분담원칙’으로 체계가 전환되어야 한다.

나아가 기업의 실질적 탈탄소 전환을 위해 연구개발(R&D)뿐만 아니라 설비 전환(Capex), 운영(Opex) 등 상업화를 위한 전(全)과정에 대한 정책적 지원이 이루어진다면, 탄소저감 강재를 새로운 성장 동력으로 삼아 글로벌 산업 경쟁력을 강화하고, 국가 제조업 전반의 지속 가능한 성장을 이끌 수 있을 것이다.

I 탈탄소의 또다른 핵심, 에너지 전환

철강산업의 탈탄소는 설비 전환뿐만 아니라 청정 수소, 무탄소 에너지의 공급 등 결국 청정 에너지원의 전환과 직결된다. 그러므로, 장기적으로는 무탄소 전력과 청정 수소를 안정적이고 경제적으로 공급할 수 있는 국가 차원의 에너지 인프라 구축이 필수적으로 선행되어야 한다.

이미 해외 주요국들은 탈탄소화를 위한 에너지 인프라의 중요성을 인식하고 수소 공급망 구축을 위한 정부 주도의 대규모 프로젝트를 추진 중이다. 미국의 경우 연간 300만톤 이상의 청정수소 생산을 목표로 70억 달러를 투자하여 7개 지역에 청정수소 허브를 구축하고 있으며, 독일은 2030년까지 수소 생산지와 수요처를 연결하는 5,100km 길이의 대규모 파이프라인을 구축하는 ‘GET H2’ 이니셔티브를 추진 중이다.

우리나라도 지리적 특성과 공급 여건을 고려한 현실적인 에너지원 믹스 설계가 반드시 동반되어야 한다. LNG 등 기존 자원을 전환 기간 동안의 브릿지로 활용하되, 점진적으로 재생에너지 비중을 높이면서 전력의 안정성과 경제성을 모두 고려한 전략이 필요하다. 특히, 대규모 무탄소 전력과 청정수소의 경제적이고 안정적인 공급을 위해서는 원전 PPA(Power Purchase Agreement, 전력구매계약) 도입과 원전 수소 활용이 긴요하다. 현재 국내 청정수소 생산비용은 약 1만~1만 4,000원/kg-H2로서 2031년까지 1kg 당 1달러를 목표로 하는 미국 등에 비해 현저히 높은 수준이다. 원전 기반의 수소 생산을 현실적 대안으로 적극 검토할 필요가 있다.

I 마치며 : 구체적 이행 전략과 민관 협업체계가 성공의 관건

▲ 장인화 한국철강협회 회장은 제26회 철의 날 기념사를 통해 “통상 환경 불확실성 확대와 탈탄소라는 시대적 요구에 진지하게 고민해야 한다”고 말하여 “철강업계 스스로의 단합을 넘어 수요업계, 정부와의 유기적인 협력을 통해 지금의 위기를 새로운 기회로 전환하기 위해 노력하는 자세가 필요하다”고 강조했다. [사진 출처 : 한국철강협회(포스코그룹 뉴스룸 DB)]

철강은 자동차, 조선 등 전후방 산업에 대한 연관효과가 크며, 전기차, 재생e 인프라 등 미래 저탄소 산업에도 필수불가결한 핵심 소재산업이다. 따라서 NDC 2035목표 수립 과정에서 철강산업의 이러한 국가전략적 중요성이 충분히 고려되길 기대한다. 즉, 현실적 이행 능력과 미래 탈탄소 전환비전을 함께 반영한 실현 가능하고 합리적인 NDC 목표가 수립된다면, 탄소중립은 위기가 아닌 한국 제조업의 지속가능성과 글로벌 경쟁력을 강화하는 성장의 기회가 될 것이다.

그리고 그 과정에서 철강산업은 미래 저탄소 사회를 여는 신(新)성장동력 산업으로서 핵심 역할을 담당할 것이다.

최근 정치·경제적 불확실성 고조로 인한 경기 침체 위험과 주력 산업의 경쟁력 위기 속에서 국내 철강산업의 어려움은 더욱 가중되고 있다. 포스코그룹은 불확실한 환경에 기민하게 대응하는 한편, 지속가능한 경쟁력을 강화하기 위해서 고로 브릿지 기술(스크랩 사용량 증대, 고로 수소 취입 등) 개발, 수소환원제철 기술 조기 확보, CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 실증사업 등 탈탄소 전략 이행을 위한 지속적이고 책임감 있는 노력을 기울이고 있다.

최근 국회철강포럼에서 포스코그룹은 ‘철강산업 재도약을 위한 당면 과제와 정책’을 제언하며 철강산업의 위기 극복을 위한 정부 지원과 협력 필요성을 강조했는데, 위기를 겪고 있는 국내 철강산업 현황을 점검해 보고 포스코그룹의 탈탄소 전환 전략을 살펴보고자 한다.

I 관세전쟁, 수입재 범람, 탄소감축 압력의 삼중고에 빠진 국내 철강산업

글로벌 철강산업의 공급과잉 이슈가 재점화하고 있다. 글로벌 조강 능력의 절반을 차지하는 중국과 함께 인도, 동남아 등 주요 신흥국도 최근 능력 증강 레이스에 가세하면서 2024년 과잉 생산능력은 6억 톤에 육박하고 있으며, 2027년에는 7.2억톤까지 증가할 것으로 전망된다. 하지만 중국, 인도 등 신흥국들은 능력 감축 요구에 강하게 반발하면서 과잉 설비 해결은 요원한 상황이다.

전 세계적인 공급과잉 심화와 함께, 국내는 수요 부진과 경쟁 심화로 인해 조강 생산량 7천만 톤 및 내수 철강수요 5천만톤 체제가 붕괴되고, 주요 철강기업의 수익성은 악화일로를 걷고 있다. 이는 수치로도 드러나고 있는데, 실제 국내 주요 철강사의 영업이익률은 2021년 13.9%에서 2023년 5.0%로 급감한 데 이어, 2024년 2.8%로 또다시 감소했다.

그러나 현 위기에 더해 보호주의, 수입재 범람, 탄소장벽이라는 당면한 3대 위협은 한국 철강산업의 미래에 더 큰 위기요인이 되고 있다.

먼저 미국, EU, 일본 등 주요 국가들은 관세조치, 지원정책 확대 등 보호주의 강화를 통해 자국 철강산업 경쟁력 제고에 적극 나서고 있다. 집권 2기를 맞은 미국 트럼프 대통령은 올해 3월부터 무역확장법 232조를 근거로 모든 수입산 철강과 알루미늄 제품을 비롯해 철강 2차 제품에 대해 예외 없이 25%의 관세를 부과하고 있다. EU도 철강 세이프가드 등 무역 방어 조치를 강화하는 한편, 청정에너지의 경제적 공급 등 철강 경쟁력 제고 정책을 추진하고 있다.

또한, 중국이 한국 등 무역장벽이 낮은 시장으로 저가 철강재를 집중 수출하면서 2024년 국내 철강 수입침투율(=수입/내수)은 28%로, 동북아 3국 중 가장 높은 수준(일본 11%, 중국 1%)을 기록하고 있다. 특히 중후판, 열연 등 중국산 수입재가 2020년 이후 큰 폭으로 증가함으로써 국내 철강산업 기반을 잠식하고 있는 상황이다.

아울러 높아지는 탄소장벽 아래 탈탄소 우위를 점하기 위한 주요 국가들의 정책경쟁이 본격화하면서 국내 철강산업이 탈탄소 경쟁에서 뒤쳐질 가능성도 커지고 있다. 주요 경쟁 업체들은 수소환원제철 기술개발, 전기로 도입 등 탄소저감 혁신기술 개발에 집중하고 있으며, 막대한 투자비가 투입되는 탈탄소 전환을 지원하기 위해 유럽, 일본 등 주요국들은 다양한 정책 지원과 함께 정부와 철강산업 간 긴밀한 공조를 추진하고 있다.

I 철강은 全 산업의 필수소재이자, 탈탄소 경제 전환의 Key Enabler

도널드 트럼프 미국 대통령은 지난 3월 의회 연설에서 “철강이 없다면 군대도 없고, 국가를 오래 유지할 수도 없을 것”이라고 하며 철강의 중요성을 강조했다. 철강은 방위 산업을 비롯해 교량·항만·전력 등 인프라, 자동차·조선·가전 등의 핵심 소재이며, 기간산업으로서 철강산업이 흔들리면 전방 산업 전체에 연쇄적으로 큰 영향을 미친다.

또한 전기차, 재생에너지, 수소 인프라 등의 필수 소재로서 탄소저감, 고품질 철강재의 안정적인 공급은 친환경 미래산업의 성장을 좌우하기 때문에 철강산업의 탈탄소 전환을 위한 혁신 기술개발이 필수적이다. 수소환원제철은 탄소저감 강재 생산을 위한 대표적인 혁신 기술이며, 포스코는 이를 위한 실증사업 및 상용화 기술 개발을 추진하고 있다.

I 철강산업의 ‘탈탄소’를 이끌 한국형 수소환원제철, 어디까지 왔나?

탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 수소환원제철 기술은 철강 업계의 탈탄소 해법으로 꼽히고 있으며, 수소환원제철은 국가 경제 및 안보 측면의 전략적 중요성을 인정받아 지난해 2월 국가전략기술로 지정되기도 했다. 포스코는 파이넥스(FINEX)의 유동환원로 기술을 기반으로 가루 상태의 철광석을 수소로 환원시킨 후, 전기용융로(ESF·Electric Smelting Furnace) 설비를 활용하여 쇳물을 제조하는 한국형 수소환원제철 공법인 하이렉스(HyREX·Hydrogen Reduction Ironmaking) 기술을 개발하고 있다.

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

현재 LAB-scale의 기술개발과 실증설비 기본 설계(Basic Design)는 완료된 상태이며, 2030년까지 수소환원제철 기술 상용화를 목표로 국책과제와 연계한 ‘한국형 수소환원제철 실증사업’의 예비타당성 조사가 진행되고 있다. 상용 기술의 개발은 민간에서 할 수 있지만, 실제 상용화 설비로 전환하려면 설비 투자와 매몰 비용을 포함해 약 40조 원이라는 천문학적인 비용이 들어간다. 이 정도 규모의 투자를 기업 단독으로 결정하기에는 어려운 상황이다.

실증사업 규모만 해도 약 8850억 원(정부 38%, 민간 62%)에 달한다. 게다가 수소환원제철은 무탄소 에너지와 청정수소 의존도가 높아 국가 차원의 인프라가 제대로 갖춰지지 않으면 경제성을 도출하기가 어렵다.

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

그리고 탄소저감 제품에 대한 시장 수용성 확보도 시급히 해결해야 과제이다. 이를 위해 한국산 철강과 탄소저감 소재 사용을 확대하는 법제화와 정책 지원이 필요하다는 목소리가 커지고 있다.

따라서 수소환원제철로 완전히 전환하기 전까지 국가온실가스감축목표(NDC)*를 달성하려면, 기존 고로 공정에서 탈탄소 원료와 스크랩 사용을 늘리고, 전기로를 도입하는 등 ‘브릿지(Bridge) 기술’을 활용한 탄소 저감이 가장 현실적인 대안이라고 볼 수 있다.

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

I 수소환원제철 전환기를 대비하는 포스코그룹의 브릿지 기술

포스코는 현재 고로 기반의 철강 생산 공정에서 탄소배출을 줄이는 브릿지 기술로 수소환원제철 전환기를 대비하고 있다. 지난해 2월에는 약 6천억 원을 투자해 광양제철소 내 연산 250만 톤 규모의 대형 전기로 공장을 착공했으며, 이 공장은 내년에 준공되어 본격적인 가동에 들어갈 예정이다.

포스코는 전기로에서 생산한 쇳물을 바로 활용하거나 고로에서 생산한 쇳물과 혼합하는 용해스크랩 장입기술을 적용해 제품을 생산할 예정이다. 전기로를 조업하면서 발생하는 배가스는 스크랩 예열에 사용해 에너지 효율을 높일 계획이다. 전기로를 통해 연 250만 톤의 쇳물을 생산하면, 기존의 고로 방식 대비 연간 최대 약 350만 톤의 이산화탄소 감축 효과가 있을 것으로 기대하고 있다.

포스코는 기존 설비를 활용한 탈탄소 기술 개발(R&D)도 활발히 진행하고 있다. 이를 위해 HBI, 펠렛 등 탈탄소 원료 사용 및 고로 수소 취입기술 개발로 기존 고로에서 석탄 사용을 줄이고, 철스크랩 다량 사용을 위한 전로 HMR(Hot Metal Ratio)하향 및 상저취 전로 기술 개발과 CCUS(탄소포집·활용·저장) 기술 실증 등 다양한 노력을 하고 있다.

I 철강산업의 탈탄소 전환… 정부의 합리적 정책 지원이 절실

▲포항제철소 전경.

더 이상 탄소감축은 선택이 아닌 기업의 생존이 달린 문제이다. 포스코는 수소환원제철로 완전히 전환하기 전까지 국가 NDC 목표를 달성하면서도 철강산업의 경쟁력을 유지해야 하는 어려움에 처해 있다. 그러나 철강은 탈탄소 혁신 기술개발을 비롯한 무탄소 에너지 전환, 설비 전환 등 대규모 투자가 함께 이루어져야 하기 때문에, 단기간 내에 탈탄소 전환이 어려운 산업이다. 포스코는 이미 연간 수천억 원을 탄소감축에 투입하고 있으며, 앞으로도 NDC 달성을 위해 이를 지속적으로 확대할 전망이다.

현재 정부는 국내 배출권거래제 4기 진입(2026~2030년)을 위해 2024년 12월 기본계획 수립 후, 배출허용총량, 유·무상 할당비율 등을 포함한 상세 할당계획을 검토 중에 있다. 철강업계는 기존 3기 때 무상할당 100% 기조가 그대로 유지될 수 있도록 요청하고 있다.

중국, 일본 등은 철강업종에 대해 유상할당*을 적용하지 않거나 도입을 미루고 있는 상황이다. 유상할당을 확대하면 철강산업뿐만 아니라 자동차, 건설 등 연관 산업의 원가경쟁력이 악화할 우려가 크기 때문이다.

*유상할당 : 배출권(온실가스 배출 허용량)을 돈을 내고 사서 할당 받는 것을 의미. 반대로 무상할당은 공짜로 배출권을 받는 것을 말한다.

또, 발전부문 유상할당 비율 확대로 인해 제조업의 전기 요금이 크게 오를 것으로 예상된다. 이에 따라 철강업 등 제조업의 간접비용 상승*이 우려된다. 이러한 상황에서는 탄소 감축 목표 달성을 위한 자체 투자비와 함께 추가 비용 부담이 가중될 것으로 예상되므로, 철강을 비롯한 산업계가 전기요금 상승에 따른 부담을 완화할 수 있도록 정부 차원의 지원 정책이 절실하다.

*한국경제인협회(’25.4): 발전부문 유상할당 10%→50% 상향 시, 제조업 전체 5조원, 1차금속산업 3094억원 전기요금 상승 예상

배출권 할당량도 현실적으로 산정해야 한다. 자연재해, 설비보수 등으로 기준연도(배출권거래제 4기의 경우 2022년~2024년) 생산이 감소하면서 평균 배출량이 낮아져, 이 기준으로 할당량을 산정한다면 실제 감축 노력에도 불구하고 기업의 배출권 구매 부담이 과도하게 커질 우려가 있다. 생산량을 회복하는 경우에 추가 부담이 가중될 수 있으므로 기업 상황과 경쟁력을 반영한 현실적인 할당량 산정이 필요하다.

I 철강산업의 탈탄소 전환을 위한 세 가지 핵심 사항

최근 유럽에서 선도적으로 추진된 탈탄소 철강 프로젝트들의 잇따른 지연 사례는 기업의 기술개발 의지와 정부의 정책적 목표만으로는 실질적인 탈탄소 전환이 현실화하기 어렵다는 점을 시사한다. 글로벌 철강사 아르셀로미탈의 탈탄소 투자 공식 연기와 스웨덴 철강사 사브(SSAB)의 미국 내 HYBRIT 프로젝트 추진 철회는 시장의 불확실성, 청정수소 인프라 구축 지연과 높은 에너지 비용, 고금리 등의 제약이 산업 전환의 현실적 장애가 되고 있음을 보여주고 있다.

현재 국내 철강산업이 위기에 처한 상황에서 현실과 동떨어진 급진적인 탄소감축 요구는 철강산업뿐만 아니라 철강을 기초 소재로 하는 국가 제조업 전반의 경쟁력을 떨어뜨릴 우려가 있다. 일본의 GX와 같이 탈탄소 정책은 규제중심이 아닌 새로운 경제성장의 원동력과 산업경쟁력 확보라는 측면으로 접근해야 한다.

따라서 철강산업의 지속가능한 경쟁우위 확보를 위해서는 국가와 기업의 전향적인 협업(collaboration) 체제가 형성돼야 한다. 철강기업은 글로벌 요구 수준에 맞게 친환경 체질 혁신에 전력을 투구하는 한편, 정부는 ‘철강=안보’라는 관점에서 보다 세심하고 전폭적인 지원이 필요하다. 구체적으로 다음의 세 가지 지원책이 요구된다.

첫째는 ‘탄소 감축 목표 및 규제 합리화’이다. 여건을 종합적으로 고려한 합리적인 2035 국가 온실가스 감축 목표(NDC)의 수립과 함께 배출권거래제 4기(2026년~2030년)에도 무상할당 100% 유지가 필요하다.

둘째는 ‘탈탄소 친환경 생산체제 전환’을 위해 혁신적 탄소감축 기술에 대한 국가 R&D 개발, 기술 상용화, 운영 및 매몰비용 등 지원범위 확대와 함께 대기업/다배출 온실가스 감축시설 투자에 대한 세액공제가 확대돼야 한다.

이에 더해, 정부 공공조달 제도를 활용하여 탄소저감 강재에 대한 초기 시장 창출을 통해 수요 불확실성을 해소하고, 철강산업의 탄소감축 기술 개발이 지속될 수 있는 선순환 체계를 구축해야 한다. 아울러, 철강사의 탄소감축 비용이 공급망 전반에 걸쳐 정부·수요기업 등과 공동 분담하는 방식도 함께 고려돼야 한다.

마지막으로 ‘청정에너지 인프라 조성’ 측면에서 경제적인 대규모 청정수소와 무탄소 에너지 공급 인프라 확대가 필수적이다. 전력망과 같이 정부 주도로 대규모 청정수소 공급망 및 산업 공동 사용이 가능한 대용량 무탄소에너지 기반 시설 구축이 필요하다.

글로벌 경기 둔화와 에너지·기후 이슈 등 복합적인 불확실성이 가중되는 가운데, 국내 철강산업은 생존과 탈탄소 전환이라는 이중 과제에 직면해 있다. 이러한 도전적 상황을 슬기롭게 해결하기 위해서는, 철강산업 경쟁력 강화와 탄소중립 전환을 함께 뒷받침할 수 있는 철강산업 육성 특별법 제정을 통해, 정부가 관련 규제 체계와 산업 육성, 에너지 인프라 구축 전략 간 조율을 바탕으로 효율적이고 일관된 정책 뒷받침이 이루어져야 한다.

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 지속가능한 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 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 지속가능한 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 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.