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포스코의 수소환원제철(HyREX): 탄소중립 시대를 선도하는 혁신 기술

일반 리포트 2025년 03월 01일
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목차

  1. 요약
  2. 탄소중립 시대의 도전과 포스코의 대응
  3. HyREX 기술의 개발과 특징
  4. 현재 진행 중인 프로젝트와 성과
  5. 미래 비전과 지속 가능한 철강 산업
  6. 결론

1. 요약

  • 지속 가능한 철강 생산을 위해 포스코는 수소환원제철(HyREX) 기술을 개발하고 있습니다. 이 기술은 철강 산업이 직면한 탄소중립 목표를 달성하기 위한 혁신적인 접근 방식으로 자리 잡고 있습니다. 21세기 들어 지구온난화와 기후변화 문제가 심각해짐에 따라, 전 세계적으로 탄소중립의 필요성이 강조되고 있으며, 이는 산업 전반에 걸쳐 필연적인 변화 요구를 동반합니다. 특히 철강 산업은 이산화탄소 배출량의 약 7%를 차지하므로, 해당 산업의 저탄소화는 더욱 절실합니다. 포스코는 수소를 활용한 제철 공정을 통해 이러한 탄소 저감 목표를 앞당기고 있습니다.

  • HyREX 기술의 도입은 기존의 화석연료를 기반으로 한 제철 공정의 한계를 극복하고, 환경적 지속 가능성을 확보하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 이 기술은 포스코가 찾고 있는 저탄소 제품 생산의 새로운 패러다임이 되며, 글로벌 시장에서도 경쟁력을 강화하는 발판이 될 것입니다. 2028년까지 포항제철소에 연산 100만 톤 규모의 시험설비를 구축하여 본 기술의 상업화 가능성을 검토하고 있으며, 2030년까지 기술 완성도를 높임으로써 친환경 철강 시대를 선도하고자 합니다.

  • 포스코의 이러한 기술적 진보는 단지 자사의 이익을 넘어서, 철강 산업 전반에 걸친 변화의 촉매제가 될 것입니다. 탄소저감이 절실한 상황에서 수소환원제철 기술은 포스코가 세계적으로 인정받는 탄소중립 기업으로 자리매김하는 데 크게 기여할 것입니다. 향후 고객의 친환경 제품 요구에 부응하고, 환경적 책임을 다하기 위한 기업의 노력이 어떤 형태로 진화할지에 대한 기대감을 증대시킵니다.

2. 탄소중립 시대의 도전과 포스코의 대응

  • 2-1. 탄소중립의 중요성

  • 21세기 들어 지구온난화와 기후변화 문제는 심화되고 있으며, 이에 따라 탄소중립은 인류가 직면한 가장 중대한 과제가 되었습니다. 탄소중립 목표는 단순히 탄소 배출을 줄이는 것뿐만 아니라, 경제 구조와 산업 시스템을 근본적으로 변화시키는 요구를 포함하고 있습니다. 철강 산업은 전 세계 이산화탄소 배출량의 약 7%를 차지하고 있어, 산업 내 탄소저감이 필수적입니다. 특히, 철강업계는 오랜 역사를 지닌 전통적인 생산 공정을 유지하고 있어 전환이 어렵다는 특징이 있습니다.

  • 이에 따라 포스코와 같은 글로벌 기업들은 혁신적인 기술 개발에 박차를 가하고 있으며, 탄소중립 목표를 달성하기 위한 다양한 연구와 실행 방안을 마련하고 있습니다. 포스코는 수소환원제철(HyREX)과 같은 새로운 기술을 통해 저탄소 제품 생산을 선도하고 있으며, 이러한 접근 방식은 철강 산업의 전반적인 변화에 있어서 중요한 역할을 할 것입니다.

  • 2-2. 철강업계의 현재 문제

  • 철강업계는 현재 몇 가지 주요한 문제에 직면해 있습니다. 첫 번째는 환경 규제가 강화됨에 따라 이산화탄소 배출을 줄이지 않으면 안 되는 점입니다. 과거에는 효율성과 생산성을 높이는 것이 주제가 되었으나, 현재는 환경적 지속 가능성을 고려한 새로운 접근이 필요합니다. 특히, 고객들이 점점 더 친환경 제품을 요구함에 따라, 철강사들은 새로운 기술로의 전환이 반드시 필요해졌습니다.

  • 두 번째 문제는 기술적 제약입니다. 현재 사용되고 있는 다양한 제철 공정들은 대부분 화석 연료를 기반으로 하여 고온의 환원 과정을 거쳐 철강제품을 생산합니다. 따라서 기존 공정을 유지하면서도 탄소 배출을 획기적으로 줄이는 것은 기술적으로 많은 도전 과제가 존재합니다. 포스코는 이러한 문제를 해결하기 위해 수소를 환원제로 사용하는 방법을 적극 연구하고 있으며, HyREX 기술 개발에 매진하고 있습니다.

  • 2-3. 포스코의 탄소 저감 목표

  • 포스코의 탄소 저감 목표는 2050년까지 탄소중립을 달성하는 것입니다. 이를 위해 포스코는 수소환원제철 기술(HyREX) 등 혁신적인 제철 공정을 개발하고 있으며, 이는 화석연료 대신 수소를 활용하여 철강 제품을 생산하는 새로운 방법입니다. HyREX 기술은 기존의 발열 반응이 아닌 흡열 반응을 통해 철광석을 환원하며, 이 과정에서 발생하는 이산화탄소를 줄이는 데 큰 기여를 할 것으로 전망됩니다.

  • 2028년까지 포항제철소에 연산 100만 톤 규모의 시험설비를 구축하여 HyREX 기술의 상업화 가능성을 검증하고, 2030년까지 기술을 확립할 계획입니다. 이는 포스코의 저탄소 제품 생산을 위한 중요한 이정표가 될 것이며, 이를 통해 포스코는 친환경 철강 시대를 선도하는 글로벌 리더로 자리매김할 수 있을 것입니다.

3. HyREX 기술의 개발과 특징

  • 3-1. HyREX 기술 개요

  • HyREX(하이렉스) 기술은 포스코가 개발한 수소환원제철 기술로, 화석연료 대신 수소를 이용하여 철을 생산하는 혁신적인 방식입니다. 이 기술의 핵심은 철광석에서 산소를 제거하는 환원 반응을 수소가 수행한다는 점에 있습니다. 전통적인 제철 공정에서는 석탄이나 천연가스를 사용하여 철광석을 환원시킴으로써 이산화탄소(CO2)가 발생하지만, HyREX에서는 수소를 사용하여 물(H2O)이 발생하여 탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

  • 3-2. 유동환원로와 전기용융로의 역할

  • HyREX 기술에서 가장 중요한 두 가지 설비는 유동환원로와 전기 용융로(ESF)입니다. 유동환원로는 고온의 가열된 수소가 철광석과 접촉하여 고체 철(DRI, Direct Reduced Iron)을 생산하는 역할을 합니다. 전통적인 방식에서는 용광로가 이러한 환원 작업을 했지만, HyREX는 두 가지 단계를 나누어 수행합니다. 전기 용융로는 이후에 이 DRI를 용융하여 액체 상태의 쇳물로 변환하는 과정에서 사용됩니다. 이러한 두 가지 단계로 인해 생산 과정의 효율성이 높아지고, 탄소 배출을 줄일 수 있는 장점이 있습니다.

  • 3-3. 기술적 장점 및 혁신성

  • HyREX 기술의 주요 장점 중 하나는 원료와 생산 구조의 경제성입니다. 유동환원로는 고온에서 가루 상태의 철광석을 직접 사용할 수 있기 때문에, 일일이 펠렛으로 가공할 필요가 없어 원가를 절감할 수 있습니다. 이는 세계적으로 펠렛 생산이 제한적이라는 점을 고려할 때 더욱 두드러진 장점입니다. 또한, 유동환원로에서는 여러 반응기가 계단 형태로 구성되어 등온 조절이 가능하여 열 제어가 용이합니다. 이는 수소환원제철 과정에서 발생할 수 있는 환원 불량을 방지하는 데 매우 중요한 요소입니다. 따라서 HyREX 기술은 경제성과 효율성을 모두 갖춘 차세대 제철 기술로 자리 잡을 가능성이 큽니다.

4. 현재 진행 중인 프로젝트와 성과

  • 4-1. HyREX 데모플랜트 설계와 목표

  • 포스코는 수소환원제철(HyREX) 기술의 상용화를 위한 첫 번째 단계로 HyREX 데모플랜트를 설계하고 있습니다. 이 플랜트는 포항제철소 내에 위치하며, 2027년 가동을 목표로 하고 있습니다. HyREX 기술은 수소를 환원제로 사용하여 대기 중에 배출되는 이산화탄소의 양을 획기적으로 줄이는 것을 목표로 하고 있습니다. 특히, 이 플랜트의 설계는 파이넥스(PINEX) 공법에서의 경험을 바탕으로 하고 있으며, 이미 시작된 유동환원로와 전기용융로의 적용을 통해 공정의 효율화를 꾀하고 있습니다. 소규모 파일럿 설비에서부터 실제 생산 공정으로 연결되는 이 디지털 전환은 미래의 저탄소 제철 산업에 대한 포스코의 비전과 부합하는 노력이 될 것입니다.

  • 4-2. 2025년 목표와 현실

  • 2025년은 포스코의 수소환원제철 기술 개발에 있어 중요한 해가 될 것입니다. 포스코는 이 해까지 다양한 실험을 통해 HyREX 기술의 실제 적용 가능성을 검증할 예정입니다. 특히, 포스코는 2024년 4월 포항제철소에 설치된 전기용융로(ESF) 시험 설비를 통해 수소환원제철 공정의 여러 요소 기술을 확인하고 있습니다. 이러한 시험 설비는 향후 대규모 생산 공정으로 나아가는 중요한 발판이 될 것입니다. 포스코는 2030년까지 HyREX 기술을 상용화하는 것을 목표로 하고 있으며, 이를 통해 탄소중립 목표 달성에 기여하고, 글로벌 철강업계 내에서 경쟁력을 강화할 계획입니다.

  • 4-3. 포스코의 경쟁력 강화 방안

  • 포스코는 HyREX 기술의 개발을 통해 경쟁력을 강화하고 있습니다. 특히, 포스코는 내부적으로 '하이렉스 추진반'을 구성하여 모든 인력을 집중적으로 관리하고 있으며, 관련 기업과의 협업을 통해 지속 가능성을 높이고 있습니다. 밸류체인 내의 다양한 소재 기업과의 유기적인 협력이 이루어지고 있으며, 이러한 행보는 포스코가 추진하는 친환경 전략을 더욱 공고히 하는 데 기여하고 있습니다. 더불어 세계철강협회 및 스웨덴 SSAB와의 협력 관계를 통해 국제적인 탄소중립 이행을 촉진하는 기술 개발 파트너십을 구축하고 있는 점도 포스코의 경쟁력을 높이는 중요한 요소입니다.

5. 미래 비전과 지속 가능한 철강 산업

  • 5-1. 2050년 탄소중립 목표

  • 포스코는 2050년까지 탄소중립을 달성하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이는 철강산업이 직면한 가장 큰 도전 중 하나로, 포스코는 이를 위해 수소환원제철 기술인 HyREX를 중심으로 한 전략을 수립하였습니다. HyREX 기술은 기존 화석연료에 의한 환원 과정을 수소로 대체하여, 이산화탄소 발생을 효과적으로 줄이는 것을 목표로 하고 있습니다. 포스코는 이러한 기술을 통해 국내외 시장에서의 경쟁력을 강화하고, 글로벌 탄소중립 시대의 리더로 자리매김할 계획입니다.

  • 5-2. ESG 경영과 철강업의 역할

  • ESG(환경, 사회, 지배구조) 경영은 이제 기업 활동의 핵심 요소로 자리잡았습니다. 포스코는 ESG 경영을 통해 환경적 책임을 다하며, 지속 가능한 철강 생산을 위한 다양한 노력을 기울이고 있습니다. 철강 산업은 탄소 배출량이 많은 산업으로, 포스코는 탄소중립을 달성하기 위한 다양한 기술 개발 및 변화를 시도하고 있습니다. ESG 경영의 일환으로, 포스코는 수소환원제철 기술 개발뿐만 아니라, 재활용과 탄소 포집 및 저장(CCUS) 등의 기술도 연구하며, 철강업계의 지속 가능성을 높이기 위해 글로벌 철강사들과 협력하고 있습니다.

  • 5-3. 포스코의 지속 가능성 전략

  • 포스코는 지속 가능한 철강 생태계를 구축하기 위해 여러 가지 전략을 추진하고 있습니다. 첫째, 헌신적으로 저탄소 연료와 원료 사용을 확대하여 현재 고로 설비를 저탄소 브릿지 기술에 맞춰 점진적으로 전환하려고 합니다. 둘째, HyREX 기술을 개발하며 2030년까지 본 기술의 상용화 가능성을 검증하고, 2050년에는 기존 고로 설비를 수소환원제철 설비로 완전히 전환할 계획입니다. 마지막으로, 포스코는 국내외의 다양한 기술개발 파트너들과 협력하여 지속 가능한 기술 개발에 힘쓰고 있으며, 이를 통해 탄소중립을 넘어 글로벌 친환경 철강 시장의 선도 업체로 자리잡기 위한 발판을 다지고 있습니다.

결론

  • 포스코의 HyREX 기술 개발은 탄소중립 목표 달성을 위한 지속 가능한 철강 생산의 중요한 이정표가 될 것입니다. 기존 화석 연료 기반의 제철 공정에서 벗어나, 수소를 환원제로 사용하는 혁신적 접근은 탄소 배출을 획기적으로 줄이고, 환경적 지속 가능성을 실현하는 데 크게 기여할 것입니다. 이러한 기술의 상용화는 포스코가 국제적으로 지속 가능한 경쟁력을 갖춘 기업으로 자리매김하는 데 기여할 것이며, 이는 글로벌 철강 시장에서 중요한 이정표가 될 것입니다.

  • 미래 지향적인 포스코의 접근 방식은 지속 가능한 철강 생태계를 구축하는 데 있어서 모범 사례로 자리잡을 것입니다. 탄소중립을 넘어선 철강 산업의 혁신적 변화와 포스코의 기술력 간의 시너지 효과가 어떻게 발현될지, 그리고 이로 인해 생겨나는 다양한 경제적, 환경적 혜택이 어떤 형태로 나타날지를 기대하게 합니다. 포스코는 이러한 전략을 통해 친환경 철강 시대를 선도하는 글로벌 리더로서의 역할을 이어가는 데 집중할 것입니다. 지속 가능한 미래를 위한 포스코의 발걸음은 이제 시작이며, 금세기 중반을 목표로 한 탄소중립 실현에 대한 노력은 더욱 박차를 가할 것입니다.

용어집

  • HyREX [기술]: 포스코가 개발한 수소환원제철 기술로, 화석연료 대신 수소를 사용하여 철 생산을 실현하는 혁신적인 방식.
  • 탄소중립 [개념]: 탄소 배출량과 흡수량이 같아져 순배출량이 0이 되는 상태로, 기후변화 대응을 위한 중요한 목표.
  • DRI(Direct Reduced Iron) [제품]: 직접환원철로, 철광석에서 산소가 제거되어 생성된 고체 상태의 철.
  • 유동환원로 [설비]: 고온의 수소가 철광석과 접촉하여 DRI를 생산하는 역할을 하는 제철 설비.
  • 전기 용융로(ESF) [설비]: DRI를 용융하여 액체 상태의 쇳물로 변환하는 과정에서 사용되는 제철 설비.
  • 탄소 포집 및 저장(CCUS) [기술]: 이산화탄소를 포집하고 이를 지하에 저장하는 기술로, 탄소 배출 저감을 목표로 함.
  • 파이넥스(PINEX) [공법]: 기존의 제철 공정에서 사용되는 방식으로, 포스코의 HyREX 기술 설계에 영향을 준 공법.
  • ESG(환경, 사회, 지배구조) [경영 개념]: 기업 활동에 있어 환경적, 사회적 책임 및 지배구조를 중시하는 경영 방식.

출처 문서