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포스코E&C‧인하대, 수소환원제철 R&D MOU

포스코 100만톤 수소환원제철 실증사업 참여…“탄소중립 기여”
인하대 저탄소 철강분야 자문‧수소환원제철 사업화 협력 등 추진



포스코이앤씨(대표 한성희)가 2월7일 인하대학교(총장 조명우)와 ‘저탄소 철강 수소환원제철 연구·산학협력 활성화’를 위한 업무협약을 체결했다.

수소환원제철은 화석연료 대신 수소(H₂)를 사용해 철을 생산하는 기술로 탄소배출을 혁신적으로 줄일 수 있다. 현재 가장 효율적인 제철방식인 고로를 이용할 경우 철광석을 철로 만들기 위해서는 석탄을 가공해 만드는 탄소덩어리인 코크스(cokes)가 필요하다. 산화철(Fe₂O₃)인 철광석과 코크스(C)가 1,000℃ 이상의 고로에서 반응해 철(Fe₂)과 이산화탄소(CO₂)를 생성한다. 이 공정에서 코크스 대신 수소를 활용할 경우 제철 과정에서 철과 물이 생성돼 탄소배출을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

제철공정은 막대한 양의 탄소를 배출하고 있어 국가 탄소중립 목표를 실현하기 위해서는 반드시 공정개선이 필요한 분야다. 우리나라 전체 탄소배출량 중 약 14% 가량을 철강산업이 차지하는 것으로 집계되고 있으며 이중 90%는 생산물을 만드는 고로, 전로 등에서 발생하고 있다.

포스코이앤씨는 포스코그룹 2050 탄소중립 실현과 2027년 준공 예정인 30만톤 수소환원제철 시험설비 건설에 기여하고자 유럽형 수소환원제철 연구경험을 보유한 인하대와 다양한 기술협력을 진행 중이다.

이번 포스코이앤씨, 인하대 업무협약에 따라 양측은 △연구개발·기술자문 등 협력체제 확립 △인하대 저탄소 철강분야 전공 프로그램 교육과정 자문 △수소환원제철 사업화·해외진출 협력 △수소환원제철 교육·연구 등에 힘을 모으기로 했다.

이은상 인하대 수소시스템 융합연구소장은 “이번 업무협약을 계기로 포스코이앤씨와 다양한 형태의 산‧학협력을 펼치면서 철강산업 분야 2050 탄소중립 실현을 이룰 수 있도록 노력하겠다”라며 “인하대 수소시스템 융합연구소는 40여명이 소속된 전국 최대 연구그룹으로서 건물부문 탄소중립에서 나아가 국가 탄소중립 실현을 위해 관련분야 다양한 기업‧단체들과 교류 및 연구과제를 확대하고 있다”고 밝혔다.

이어 “포스코이앤씨는 수소환원제철 플랜트기술과 관련한 국내 1위 기업으로서 앞으로 세계 1위기업으로 성장할 잠재력이 충분하다”라며 “앞으로 공동연구, 개발을 통해 탄소중립 실현에 선도적인 역할을 해주길 바라며 전 세계적인 본보기가 될 수 있도록 인하대 수소시스템 융합연구소도 적극 협조할 것”이라고 강조했다.

최종문 포스코이앤씨 R&D센터장(상무)은 “수소환원제철은 포스코그룹의 필수사업인 만큼 탄소절감에 사활을 걸고 있다”라며 “주도적인 사업수행을 위해 인하대의 우수한 연구진과 협업해 수소환원제철 기술확보에 최선을 다하겠다”고 강조했다.

이어 “이와 관련해 협업이 이뤄지는 2월7일이 제철분야 탄소중립 실현의 시작으로서 기념비적인 날로 기억되길 바란다”라며 “지난 10여년 간 꾸준하게 지속해 온 수소환원제철 관련 연구가 이번 업무협약 이후 발전된 성과로 도출돼 포스코그룹에 많은 도움이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

김용기 포스코이앤씨 R&D센터 플랜트연구그룹장은 “포스코그룹은 기존 고로공정을 점차 폐쇄하고 수소환원제철로의 전환을 목표로 하고 있다”라며 “2050 탄소중립 목표달성을 위해 수소환원제철인 하이렉스(HyREX) 기술을 개발하고 있다”고 밝혔다.

이어 “포스코는 2027년 30만톤 규모의 실험설비 준공을 시작으로 2030년 100만톤 실증설비 스케일업까지 계획하고 있다”라며 “기존 개발한 설비는 개발 이후 정상적인 운전을 수행하고 있으나 설치당시 주설비들이 외국회사에서 설계가 이뤄졌으므로 외자 의존성을 줄이고 먼 비래 친환경적인 소비를 확대하기 위해 이후 실증단계에서 100만톤, 상용화단게에서 250만톤 설비까지 이뤄내야 한다는 공감대가 형성되고 있다”고 설명했다.

김용기 그룹장은 또한 “현재 다양한 연구활동을 수행하는 인하대와 연구협력을 지속적으로 수행한다면 포스코그룹의 강건재 수소환원제철 개발이 원활하게 진행될 것으로 기대한다”라며 “포스코이앤씨는 인하대와 이미 핵심설비인 전기로 국책과제, 유동방응로 CFD모델 구축에 연구협력을 하고 있으며 향후 스케일업과 관련된 실험설비 검증 및 추가연구과제를 인하대와 지속 협력할 계획”이라고 밝혔다.

김성현 인하대 수소기반 차세대 기계시스템 KIURI연구단 박사는 “전국 6개 그룹으로 운영되는 KIURI연구단 중 인하대는 유일하게 수소기반시스템 연구단을 구성하고 있으며 인천에 위치해 인근 항만, 항공인프라를 이용해 수소산업 밸류체인 형성에 강점이 있다”고 밝혔다.

이어 “수소생산, 수소모빌리티, 디지털설계 및 정밀가공, 압력소재 등 5개 그룹을 구성해 연구를 활발하게 진행하고 있다”라며 “수소환원제철 외에도 수소 열분해, 수소저장, 보일러 수소혼소 등 다양한 연구를 진행하고 있으며 여러 학회와 세미나를 통해 기업협력, 워크숍 등에 참여함으로써 언론보도 정부‧기관‧단체 수상 등 실적을 거두고 있다”고 강조했다.

양현진 인하대 기계공학과 교수는 포스코이앤씨와 수행한 연구개요를 설명한 자리에서 “수소환원제철기술의 핵심은 수소로 철을 만드는 수소유동로, 고체상태로 얻어진 철을 화석연료 없지 전기로 녹이는 전기용로 등 설비”라며 “해당 분야에서 인하대 수소시스템 융합연구소와 포스코이앤씨 플랜트연구그룹 간 연구가 진행되고 있다”고 설명했다.

이어 “수소환원제철은 인류를 위해 의미가 크고 보람있는 연구분야”라며 “유럽형 수소환원기술이 앞서있지만 한국인으로서 우리나라를 위해 연구할 수 있는 기회가 주어져 고무적이며 2050년 탄소중립을 향해 인하대와 포스코가 함께 걸어갈 수 있길 바란다”고 강조했다.

포스코이앤씨는 2030년 건설 계획 중인 포스코 100만톤 수소환원제철 실증설비사업에 참여하기 위해 30만톤 시험설비 검증 및 Scale-up 설계관련 연구를 인하대학교와 지속적으로 협력할 계획이다.