수소환원제철 공정에서는 반응기에 공급되어야 하는 반응열, 제조된 DRI을 전기로에서 용융하기 위한 열원, 그리고 이후 압연 공정 가열로(reheating furnace)의 열원을 탄소배출이 적은 전력들을 활용하게 될 전망이다.

현재의 탄소기반 일관제철소 방식과 비교하면 필수적인 철광석의 환원에만 그린수소가 사용되고, 나머지 용융 및 압연공정에 필요한 동력은 대부분 전력에 의존하게 되는 상황으로 변동될 것으로 예상된다.

즉, 수소환원제철 공정으로 전환을 위해 가장 중요한 사항은 활용할 수 있는 그린 전력이 철강 산업 외부의 사회 기반시스템에서 공급되어야 하며, 현재보다 외부 에너지 의존도가 더욱 커지게 될 것이다.

철광석의 환원반응만 수소로 특화되며, 나머지 필요 에너지는 별도의 경로를 통해 공급되어야 하는 에너지 비동조화(decoupling)가 발생될 것이다.

따라서 그린에너지에 의한 수소와 전력 확보를 위해서는 사회시스템의 구축이 필요 하며 정부와 관련 산업과도 긴밀히 연계되어야 함을 알 수 있다.



또한 탄소 기반의 고로 공정에서 철광석은 그동안 저 품위 광석도 활용되었지만, 수소환원제철 공정에서는 전기로 생산 철강재의 품질을 고려시, DRI 제조용 펠렛 혹은 정광(concentrates)이 필요하기 때문에 저급광석의 선광(beneficiation)과 펠렛 제조 공정이 필수적이므로 관련된 원료 수급과 공급 등에 대한 물류변동시스템의 변화가 예상된다.

철강 산업에서의 탄소 저감은 지속적인 기술개발과 설비 전환을 고려하되, 국내 전후방 산업과의 연계성, 국제 공조 등에 대해 유기적인 검토를 병행하면서 추진할 필요가 있다.

특히 수소환원제철은 철광석 환원반응과 그 밖의 에너지 사용이 비동조화(decoupling)되어 외부로부터의 전력에너지 의존도가 크게 높아질 전망이다. 그린에너지에 의한 수소와 전력이 충분한 경제성을 가지고 공급되어야만 국내 철강업의 경쟁력이 현재 수준으로 유지될 수 있다.

고로-전로 기반 투자가 비교적 최근까지 이루어진 국내 철강 산업은 유사한 환경을 갖고 있는 일본 철강 산업을 충분히 참고해 중장기적인 수소환원제철 기술로 전환과 이행을 준비할 필요가 있다.

국내 철강업계는 향후 대량의 저가 수소 활용이 가능한 시기를 대비해, 우선 고로환원제로 사용하는 탄소(석탄)의 최대 10%를 부생가스 중 수소로 대체해 고로 환원제 비를 감소하는 Lab/Pilot단계 실증연구를 국책과제로 수행 중에 있다.

수소 환원 기술 개발 후 경제성 및 적용 가능성이 높은 기술에 대해 단계적으로 적용가능성을 검토하여 산업현장에 적용을 추진해 나갈 필요가 있다.

김지연 기자 postmoneynews@gmail.com