산업가스

수소환원제철법이 보편화되면 수소의 수요가 폭발적으로 증가하고 생산 방식도 기존의 부생수소 개질 방법이나 수전해 방법, LNG·LPG 개질 방법에서 원자력 이용 생산 방법으로 바뀌는 등 패러다임의 변화가 일 것으로 전망되고 있다. 일본의 일간산업신문은 최근 일본의 수소환원형제철 프로세스 기술 개발 프로젝트인 ‘COURSE50’이 지난 2월 열간 시운전을 완료했고, 오는 6월부터 시험 고로를 이용한 본격적 가동에 들어간다고 밝혔다. ‘COURSE50’은 제철소에서 발생하는 다량의 CO₂ 발생을 줄여 환경오염을 최소한으로 감소하겠다는 프로젝트다. 일본은 이번 ‘COURSE50’ 프로젝트를 통해 CO₂ 발생의 30%를 감소할 것으로 예상하고 있으며, 궁극적으로 CO₂ 발생을 하지 않는 수준까지 기술을 끌어올리겠다는 계획이다. 자연상태의 철광석으로부터 철을 만들기 위해서는 환원공정이 필수적인데 이 공정에서 환원제로 코크스를 사용하게 되면 다량의 CO₂가 발생하게 된다. 또한 함께 발생되는 코크스로 가스(COG)에서 수소를 부생가스로 얻게 되며, 여기에서 부생가스로 생산되는 수소는 제철소 공정에서 일부만 사용되고 대부분이 자체 열원 또는 외부로 판매된다. 반면에 수소환원제철 방법에서는 환원제로 수소를 사용해 철광석 속에 함유돼 있는 산소가 수소와 반응해 물이 돼 CO₂를 발생시키지 않고 철을 제조할 수 있다. 이에 수소환원제철법은 석탄 대신 수소를 사용해 산소를 제거해 CO₂를 발생하지 않아 향후 미래 기술로 인식돼 왔다. 반면에 관련 기술의 미비와 제철에 사용될 많은 양의 수소를 조달할 방법이 없어 아직 실행되지 못하고 있었다. 이런 가운데 미국, 유럽 등 선진국에서는 이미 6∼7년 전부터 관련 기술 개발에 착수 했으며, 일본도 COURSE50을 통해 5∼6년 전부터 관련 기술 개발에 나섰었다. 우리나라에서도 2011년 ‘CO₂ free 차세대 제철 기술’이라는 예비타당성 조사가 이뤄진 바가 있다. 또한 철강업계에서도 올해 신년사를 통해 최근의 불황타개를 위해 수소환원제철 같은 ‘기술혁신’을 이루겠다고 밝혔다. 또한 포스코도 몇 년 전부터 수소환원제철법의 개발에 집중해 왔다. 현재는 제철소에서 부생가스로 수소가 나오고 있지만, 수소환원제철이 본격화 되면 제철에 쓰이는 수소의 사용이 폭발적으로 증가하고, 이 수소를 조달하기 위해 수소의 생산방법에 대한 패러다임의 변화가 일어날 것으로 전망되고 있다. 전문가들은 원자력을 이용한 방법을 제시하고 있는데, 원자력을 이용한 수소 제조가 가능하게 되면 현재의 수소 생산 비용보다 40% 더 저렴하면서도 대량의 수소를 생산할 수 있을 것으로 보고 있다. 지난해 11월에는 한국원자력연구원이 수소를 대량 생산할 수 있는 차세대 원자로인 초고온가스로(VHTR : Very High Temperature Reactor)의 안전성 모의검증 시험을 완료한 바 있다. VHTR은 2026년 실증 시스템이 완료될 것으로 예상되고 있다. 이에 전문가들은 수소환원제철에 대한 기술 개발을 본격적으로 진행하고, 이에 대비한 수소 생산 확대를 위한 기술개발과 준비가 필요하다고 의견을 모으고 있다.