수소환원제철 전진기지, 고로 대비 탄소 70% ‘뚝’ [현대제철 美 제철소 첫삽]

[헤럴드경제(도널슨빌)=권제인 기자] 현대제철이 미국 현대제철-포스코 루이지애나 전기로 제철소(HPLS)를 탄소저감 생산체제 전환의 전진기지로 활용한다. 직접환원철(DRI)에서 자동차강판까지 이어지는 일관 공정을 통해 기존 고로 대비 탄소배출량을 크게 낮추고, 향후 철광석 환원에 사용하는 천연가스를 수소로 전환해 수소환원제철 실현에도 속도를 내겠다는 복안이다.

4일(현지시간) 현대제철에 따르면 HPLS는 루이지애나주 도널슨빌 약 737만㎡ 부지에 연간 270만톤 규모의 철강제품 생산능력을 갖출 예정이다. 현대제철은 2029년부터 탄소저감 자동차강판을 양산해 미국을 비롯한 북미와 유럽연합(EU) 등에 공급할 계획이다.

HPLS의 가장 큰 특징은 제강 원료인 DRI를 직접 생산해 전기로에 투입한 뒤 최종 제품까지 만드는 원료부터 제품까지 이어지는 일관 공정이다. 제철소에는 원료 생산 설비(DRP)를 비롯해 전기로와 정련로, 연속주조 설비 등을 갖춘 제강공장, 열연강판을 생산하는 열연공장, 냉연강판과 도금강판을 생산하는 냉연공장이 들어선다.

탄소저감 생산의 핵심은 DRP다. 기존 고로는 철광석을 순수한 철로 환원하기 위해 석탄을 사용하는 반면, DRP는 철광석 사이로 천연가스를 불어넣어 천연가스에 포함된 탄소와 수소를 이용해 산소를 제거한다.

고로에서는 석탄의 탄소가 산소와 반응해 생성된 일산화탄소가 철광석을 환원하는 ‘간접환원’ 방식이 사용된다. 반면 DRP는 천연가스를 이용해 고체 상태의 철광석에서 직접 산소를 제거하는 ‘직접환원’ 방식을 적용한다. 수소 역시 철광석 환원 과정에 활용되기 때문에 고로보다 이산화탄소 발생량을 줄일 수 있다.

DRP에서 생산된 DRI는 철스크랩과 함께 전기로에 투입돼 쇳물로 만들어진다. 현대제철은 이 방식으로 생산한 전기로 쇳물이 기존 당진제철소 고로 쇳물 대비 탄소 발생량을 약 70% 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

DRP와 전기로를 같은 공장 안에서 직접 연결하는 것도 특징이다. 원료 생산부터 전기로 투입까지 연속적으로 운영해 에너지 소비를 줄이고 생산 효율을 높인다.

DRI 투입 비중을 높일 수 있는 만큼 철스크랩 중심의 기존 전기로보다 고급 철강제품 생산에도 유리하다. 여기에 정밀 정련 설비를 적용해 질소와 황 등 제품 성능에 영향을 미치는 불순 원소를 최소화하고, DRP 공정에서 발생하는 이산화탄소는 탄소포집·저장(CCS) 설비를 통해 관리할 계획이다.

현대제철은 HPLS에서 축적한 탄소저감 생산기술을 국내 사업장으로 확대할 계획이다. 미국 전기로 제철소는 탄소중립을 향한 전진기지로서 기능하게 된다.

장기적으로는 생산 공정에 사용하는 에너지를 신재생에너지로 전환하고, DRP에서 사용하는 천연가스도 수소로 점진적으로 대체해 2050년 탄소중립을 달성한다는 목표다.

이보룡 현대제철 사장은 지난 6월 임직원 대상 타운홀 미팅에서 “미국 전기로 제철소는 탄소저감 생산체제로의 전환을 위한 기술 축적 차원에서 매우 중요한 의미를 갖고 있다”며 “탄소저감 자동차강판을 생산해 미주 현지 완성차 업체에 최우선으로 공급할 계획”이라고 말했다.