친환경 제철기술 파이넥스 상용화 이어 `탄소없는 쇳물’실현 목표
이산화탄소 포집 기술·수소환원제철법 연구 개발 중장기 추진
밀폐형 원료 저장시설 `사일로’건설…원료 손실·환경오염 원천 차단  
 
 
철강산업은 전통적인 제조업체다. 흔히 굴뚝산업으로 불린다. 하지만 굴뚝이 친환경 산업으로 변모하고 있다. 철강의 친환경에는 포스코의 저탄소 녹색성장이 단연 돋보인다. 100년전 전세계 제철소는 고로 공법으로 시작했다. 이후 포스코는 순수 기술로 2007년 5월 친환경 제철 기술인 `파이넥스’의 상용화로 저탄소 시대를 열었다. 그리고 궁극적으로 `탄소없는 제철소’ 실현을 위해 현재 `이산화탄소 포집 기술(CCS)’과 `수소환원제철법’을 연구·개발 (R&D)중이다. 포스코의 친환경이 갈수록 진화하고 있다.
 
 
 
　# 포스코 저탄소`파이넥스’ 시대 열다
　파이넥스 공법은 포스코 순수 기술력의 상징이다.
　기존 고로 공법이 세계 철의 100년 역사의 기록했다면 포스코 파이넥스는 21세기 제철 기술을 상징하고 있다. 파이넥스는 무엇보다 저탄소의 `친환경’에 중점을 두고 있다.
　고로에서 쇳물을 만들기 위해서는 대부분 가루 형태로 된 철광석과 유연탄을 고체 상태로 만들기 위한 필수 과정을 거친다. 이에 따라 철광석을 고체화시키는 과정(소결)과 유연탄을 고체로 만드는 과정(코크스)에서 발생하는 황산화물, 질소산화물, 먼지 등의 환경오염에 노출된다.
　반면 파이넥스는 철광석이나 유연탄을 별도 가공할 필요없이 가루 형태의 철광석(분광) 유연탄(분탄)을 바로 사용한다. 따라서 소결과 코크스 공정이 생략돼 대기오염물질이 대폭 감소한다.
　최신 탈황·탈진설비, 집진기가 갖추어진 고로 공정과 대비해 황산화물, 질소산화물, 먼지의 배출량은 각각 19%, 10%, 52%에 수준에 불과한 것으로 나타났다. 또한 이산화탄소 배출도 많이 저감됐다고 포스코는 설명했다.
　파이넥스는 포스코가 1992년부터 연구 개발에 착수해 2003년 연산 60만t 규모의 시범용 공장(1공장)을 가동했다. 이후 2007년 5월 30일 세계 최초로 연산 150만t 규모의 파이넥스 설비(2공장)를 상용화 했다.
　올해 6월 28일 파이넥스 3공장 건설에 들어갔다. 연산 200만t으로 갈수록 규모가 대형화되고 있다.
　정준양 포스코 회장은 “파이넥스는 철광석 등 자원 고갈과 이산화탄소 등 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 혁신적인 제철 기술이다”며 “앞으로는 400~500만t 규모의 파이넥스 건설을 위해 기술력을 더욱 향상시키겠다”고 말했다.
　해외 철강사들도 파이넥스를 주목하고 있다. 포스코는 올해 초 중국 철강사와 파이넥스 건설 양해각서(MOU)를 체결했으며, 인도네시아 일관제철소 2단계 공사에 파이넥스 공법을 적용할 것으로 알려졌다.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 이산화탄소 포집 기술의 연구·개발을 위한 파일럿 설비.
 
 
 
　# 2014년 이산화탄소 포집 기술 상용화
　이산화탄소 분리 및 포집 기술(CCS)은 파이넥스와 수소환원제철법의 중간 단계의 친환경 기술이다. 이 기술은 철강, 정유, 발전 등 화석연료를 연소 처리하는 과정에서 발생하는 이산화탄소(CO2)를 대기중으로 배출하지 않고 별도로 분리와 포집을 거쳐 땅속이나 바닷속에 저장하는 것을 말한다.
　포스코는 2006년부터 CCS 기초 연구에 들어갔다. 2008년부터 지난해 6월까지 포항제철소에 연구용인 1단계 파일럿 플랜트(설비용량 일일 0.5t)를 운영해 왔다.
　올해는 한걸음 더 나아갔다. 지난 7월 27일 포항제철소에 이산화탄소 포집 파일럿 설비 준공식을 가졌다. 2008년부터 시험 가동해온 연간 150t 규모의 설비를 철거하고 20배나 되는 3000t 규모의 이산화탄소 파일럿 설비를 새로이 준공한 것이다. 이 설비는 저농도의 암모니아수를 사용하는 신기술로 아민을 이용한 기존 이산화탄소 포집 공정에 비해 운전 비용을 최대 50%까지 낮출 수 있다.
　또한 제철소내의 발전소 굴뚝 폐열을 사용함으로써 에너지 효율을 높일수 있다.
　10월 현재 총 8회 연속 운전 중이며(회당 약 100시간) 이산화탄소 회수율이 90% 이상이다.
　특히 분리된 이산화탄소의 순도는 95% 이상을 나타냈다. 연구가 차질없이 진행되고 있는 것이다. 포스코의 이산화탄소 포집 기술은 오는 2014년 상용화를 목표로 하고 있다.
　포항산업과학연구원(RIST)는 “최신 설비로 CCS 연구에 탄력을 받게 됐다”며 “오는 2014년 개발을 완료해 상용화 하겠다”고 말했다.
　
　# 탄소없는 꿈의 제철 공법, 수소환원제철법
　포스코는 수소환원제철법으로`탄소없는 쇳물’을 생산하는 것이 최대 목표다.
　수소환원제철법은 원자로를 이용, 이산화탄소를 원천적으로 발생시키지 않고 쇳물을 생산하는 이른바 `꿈’의 제철 공법이다.
　산화(O) 상태로 보존되는 철광석에 일산화탄소(CO) 대신 수소(H)를 사용, 제철용 철광석 가공 과정에서 `이산화탄소’가 아닌 `물’을 나오도록 하는 공법이다. 이를 위해 950도 이상의 고열로 핵을 융합시킬수 있는 초고온 가스 원자로를 개발한다는 장기 계획을 추진 중이다.
　포스코는 2008년 1월 수소환원제철법 개발에 착수했다. 포항제철소에 `HR연구프로젝트팀’ 구성과 함께 본격적인 연구에 들어갔다. 박사급의 연구원과 기술원이 수십명이 포진해 있다.
　포항산업과학연구원과 포스텍도 참여하고 있다. 연구팀은 우선적으로 값싸고 대량의 수소를 제조해 이를 철광석으로 환원하는데 연구의 중점을 두고 있다.
　포스코의 수소환원제철법 연구개발은 국내 최초다. 가까운 일본도 이 기술을 연구 중이다. 경쟁이 그만큼 치열하다.
　김성만 연구팀 리더는 “수소환원제철법은 궁극적으로 탄소없는 제철소 실현이다”며 “10~30년의 미래를 내다보고 연구하는 중장기 프로젝트”다고 말했다. 포스코는 오는 2040년을 개발 목표로 시기한 것도 이같은 맥락이다.
　포스코 홍보팀 김창원 과장은 “고로에서 파이넥스, 이산화탄소 포집 기술에서 수소환원제철법 연구로 포스코의 환경이 갈수록 진화하고 있다”고 말했다.
　
　# 친환경 밀폐형 원료 저장 `사일로’
　철강산업의 친환경에 원료 저장시설을 빼 놓을 수 없다.
　연간 수천만t의 철광석과 유연탄 등 각종 원료를 저장하고 이송하는 과정에서 비산먼지 등으로 환경오염에 노출되기 쉽기 때문이다. 이에 따라 포스코는 밀폐형의 원료 저장시설인 `사일로’를 건설 중이다.
　사일로는 원통형의 외형을 갖춘 밀폐형으로 원료가 외부에 노출되지 않는 `친환경’그 자체다. 호주, 캐나다, 브라질 등 해외에서 선박으로 이송된 원료는 포항제철소 하역부두에서 켄베이어 벨트를 통해 제철소의 사일로에 저장된다.
　원료는 다시 켄베이어 벨트를 타고 쇳물을 생산하는 제선공장으로 이송되는 시스템이다. 사일로나 켄베이너 벨트가 밀폐형이기 때문에 날림으로 인한 원료 손실과 환경오염이 원천적으로 차단된다. 반면 기존 원료 저장은 대부분 야적 방식이다. 야적 또한 방풍림 조성과 원료에 덮개를 씌우는 복포작업, 표면경화제, 물을 뿌리는 살수작업 등을 하지만 밀폐형보다는 환경오염에 노출되기 쉽다.
　포스코는 지난해 1월 포항제철소에 6기의 사일로를 착공했다. 1기당 높이 80m의 원통형으로 면적은 1419㎡(430평)이며 6만t의 원료 저장으로 동시에 총 36만t의 원료를 저장할 수 있는 규모다.
　현재 마무리 공사로 오는 12월 말 준공이다. 2~3개월의 시운전 기간을 거쳐 내년 3월 본격 가동된다. 광양제철소는 사일로가 15기이다. 각 5만t 규모이며 내년 9월 준공 예정이다.
　포스코의 사일로는 적은 면적에 많은 양의 원료를 저장할 수 있다.
　특히 사일로는 원료 주입과 배출시에도 저장 공간을 완전히 차단함으로써 작업자가 비산먼지에 노출되는 것을 원천적으로 배제한 친작업자형 설비다. 포스코는 파이넥스 공장의 전용 사일로를 건설키로 하는 등 사일로 설비를 확대한다는 계획이다.
　원료 증강팀 관계자는 “사일로는 원료 저장 뿐만 아니라 작업자의 조업 환경까지도 고려했다”고 말했다.
　현대제철은 당진제철소에 돔 형태의 대규모 밀폐형 원료 저장 설비를 운영하고 있다.
　중국의 태원강철, 수도강철, 일본 고베제철소 등 해외에서는 각 1~3만t의 소규모 사일로 운영에 그쳐, 국내 철강사들의 원료 저장 설비가 해외보다 우수하다.
　포스코 홍보팀 이수현 과장은 “파이넥스, 이산화탄소 포집 기술, 수소환원제철법이 친환경의 쇳물 생산이라면 사일로는 친환경의 원료 저장 설비”다고 말했다.
　 /이진수기자 jsl@hidomin.com