김기수(왼쪽) 포스코 기술연구원 저탄소공정연구소장과 프리데만 프라울 프라이메탈스 제선제강환경 담당임원이 기념사진을 찍고 있다. [포스코 제공]

포스코가 2030년 상용화를 목표로 수소환원제철 데모플랜트 설계에 착수했다. 그동안 연구단계에 머물던 포스코의 수소환원제철 기술이 본격 실행단계로 추진돼 2050년 탄소 중립 비전 달성에도 더욱 속도를 낼 전망이다.

포스코는 지난달 26일 포항 기술연구원에서 영국의 플랜트 건설사 ‘프라이메탈스’와 수소환원제철 엔지니어링 기술 협력 업무협약을 체결했다고 4일 밝혔다.

수소환원제철은 수소를 사용해 철광석에서 산소를 떼어 낸 직접환원철(DRI)을 만들고 이를 전기로에서 녹여 쇳물을 생산하는 기술을 말한다. 고로와 달리 환원 과정에서 탄소 배출이 없기 때문에 철강업계 탄소중립을 위한 궁극적인 솔루션으로 꼽힌다.

포스코는 현재 수소가 25% 포함된 환원가스를 사용하는 파이넥스 설비를 가동 중이며 이를 기반으로 포스코형 수소환원제철 모델인 ‘하이렉스’를 개발하고 있다.

파이넥스 공법은 철광석과 석탄을 덩어리 형태로 만드는 소결 및 코크스 공정을 생략하고 가루 형태 그대로 사용하는 방식이다. 하이렉스 역시 철광석을 가루인 분광 상태에서 직접 수소와 접촉시켜 환원한다. 해외 주요 철강사들이 개발 중인 샤프트 환원로의 경우 철광석을 단단한 덩어리 형태인 펠렛으로 가공해야 하지만 하이렉스는 그 과정을 생략할 수 있다. 상대적으로 저품위 광석도 사용 가능해 원가 경쟁력 측면에서 유리하다.

포스코는 프라이메탈스와 손잡고 이달부터 하이렉스 데모플랜트 설계에 본격 착수한다. 설계 파트너로 프라이메탈스를 점찍은 것은 파이넥스­­ 설비를 공동으로 설계했던 경험이 있기 때문이다. 포스코는 이번 설계를 바탕으로 데모플랜트의 설계·조달·시공(EPC)까지 진행해 중기적으로 2030년까지 수소환원제철의 상용화 가능성을 검증할 계획이다. 이후 생산 최적화를 거쳐 현재의 제철소 고로(용광로)를 단계적으로 하이렉스 기반의 수소환원제철 설비로 교체할 계획이다.

김기수 저탄소공정연구소장은 “친환경 수소환원제철 기술 개발을 위해서는 철강사를 중심으로 원료, 엔지니어링, 수소 등 산업 부문을 넘나드는 협업이 중요하다”며 “이번 협약으로 양사의 기술력을 기반으로 창의적이고 성공적인 기술 개발이 이루어지길 바란다”고 말했다.

아쉬쉬 굽타 총괄 임원은 “분광을 바로 사용하는 하이렉스 기술은 펠렛 사용이 어려운 여러 지역에서 장기적이고 근본적인 해결책이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

이와 함께 포스코는 오는 10월 12~13일 스웨덴 스톡홀름에서 수소환원제철 국제포럼 ‘HyIS 포럼 2022’를 개최한다. 포스코와 스웨덴 철강기업 SSAB가 공동 주관하는 포럼으로 온·오프라인으로 진행된다.

원호연 기자