20년 넘게 매달린 집념 '고유 기술' 확보...250만톤 생산
'수소 제철' 시대 개막...파이넥스에서 '하이렉스'로 선도
[편집자] 코로나19 팬데믹 이후 글로벌 산업지형이 빠르게 변화하고 있습니다. 우리 기업들에게는 분명한 위기입니다. 하지만 새로운 도약의 기회가 펼쳐진 것이기도 합니다. 우리 기업들은 어려울 때마다 기적을 일으켜왔습니다. 영토는 좁고 자원은 빈약한 우리나라가 글로벌 경제강국으로 도약할 수 있었던 것은 최고가 되겠다는 기업들의 열정과 열망이 있었기 때문입니다. 또다시 기회의 문 앞에 선 우리 기업들. 일요일마다 기업들의 뼛속 깊이 새겨진 '1등 DNA' 사례를 연재하며 이들의 새로운 도약을 응원합니다.
[서울=뉴스핌] 조정한 기자 = 지난 2003년 포스코는 차세대 혁신 철강기술인 '파이넥스(FINEX)' 공법을 적용한 데모 플랜트를 처음으로 가동했다. 포스코는 이미 다른 선진업체보다 최신의 설비를 가지고 있었지만, 경제성이 뛰어난 독자적인 신기술 개발로 미래 준비에 나선 것이다.
포스코가 20년 넘게 파이넥스 연구에 매달린 결과, 100년 넘게 지속돼온 용광로(고로) 방식의 대체 기술을 개발할 수 있었다. 덕분에 경제성은 물론 지구 온난화 방지를 위한 이산화탄소 배출 감소에도 앞장설 수 있게 됐다.
그 결과 포스코는 약 4500만톤의 조강생산체제(생산능력 기준)를 갖춘 글로벌 철강 기업으로 거듭났다. 철강전문 분석기관 WSD(World Steel Dynamics) 선정 '세계에서 가장 경쟁력 있는 철강사'로 11년 연속 1위(2010~2020년)에 꼽힐 만큼 우리나라와 세계를 대표하는 철강사로 우뚝 섰다.
◆ 일본·호주 실패한 '제철 혁명'...IMF도 의지 못 꺾었다
포스코는 지난 1992년, 2020년대를 대비해 독자적인 신기술을 확보하기 위해 파이넥스 공법을 포함한 용융환원법(용융 상태의 철광석을 환원, 직접 선철·용선을 제조)을 선택, 연구를 시작했다. 당시 철강업계는 설비 대형화에서 벗어나 에너지 비용을 비롯한 제조원가를 절감하고 환경친화적인 공법을 찾는 기술 패러다임 전환기를 맞이하고 있었다.
포스코는 당시 산업과학기술연구소(RIST) 연구진과 함께 기술 정보를 수집하고, 시험설비(파일럿 플랜트)를 구축해 상업화에 필요한 기술을 확보하기 위한 활동을 추진했다. 정부 또한 용융환원 제철법 연구를 국책과제로 선정, 든든한 뒷받침이 됐다.
하지만 파이넥스 공법으로 2003년 연산 60만톤 규모의 데모 플랜트를 가동하기까지 수많은 우여곡절이 있었다.
환원로 안에서 철광석이 굳어지는 바람에 현장 기술진들이 방열복을 입고 직접 구멍에 막힌 찌꺼기를 긁기도 했다. 환원로가 막히는 일이 3개월 동안 여섯 번이나 반복되자 내부에선 회의론이 대두됐지만, 1998년까지 700억원 이상을 투자하며 외환위기(IMF) 상황에서도 투자를 지속하는 뚝심을 발휘했다.
당시 철강사들은 기존의 용광로(고로) 공법을 대체하기 위해 일본 'DIOS법', 호주 'HISMELT법', 유럽 'CCF법', 브라질 'TECNORED법' 등을 개발하고 나섰지만 40년 동안 어느 것도 상용화되지 못한 상태였다. 이 상황은 오히려 "우리가 해내자"는 목적 의식을 불어넣었다.
◆ '파이넥스' 기술 개발 성공...250만톤급 상용설비 '우뚝'
포스코는 자연 상태의 가루 모양 철광석과 일반 유연탄을 곧바로 투입해 쇳물을 제조하는 '파이넥스' 공법 개발에 성공하면서 세계가 인정하는 기술 선진화의 첫발을 내딛게 됐다.
데모 플랜트 가동 이후 2007년 150만톤 규모의 파이넥스2 공장을 가동하기까지는 총 17년이 걸렸다. 결코 짧지 않은 시간인 만큼 연구 개발비로만 5541억원, 설비투자비는 총 1조600억원이 투입됐다.
2018년엔 파이넥스 2공장 2대기가 가동됐고, 2017년엔 누계 2000만톤의 쇳물을 생산했다. 이는 중형차 2000만대를 만들 수 있는 분량으로 현재는 250만톤급 상용 설비를 운영 중이다.
특히 파이넥스 공법은 원료의 예비처리 공정을 생략하고 값싼 가루 형태의 철광석과 유연탄을 바로 사용하기 때문에 동급 일반 용광로 대비 투자비와 생산원가를 85%까지 절감할 수 있다. 또한 용광로 대비 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx) 발생량은 각각 40%, 15% 수준에 불과한 게 특징이다.
포스코 관계자는 "파이넥스를 개발하는 과정에서 국내 224건, 국외 20여개국에서 특허 58개를 출원했다"며 "파이넥스 기술로 포스코가 해외 선진기술을 빨리 쫓아가던 패스트 팔로워에서 세계 철강기술을 선도하는 기업으로 자리매김하는 성과를 이룰 수 있었다"고 말했다.
◆ 새로운 1등 '수소환원제철'...세계 선도
포스코의 기술 혁신을 이뤄낸 '파이넥스'는 수소 경제 시대를 맞아 또 다른 발판이 됐다. 포스코는 파이넥스 기반 '수소환원제철(HyREX)' 기술로 전 세계에서 차별화된 수소 생태계를 조성하겠다는 계획이다.
파이넥스 공정은 이미 수소환원제철의 핵심 요소기술인 수소 투입 및 직접환원철(DRI) 제조 기술이 적용되어 있어, 수소환원제철 구현에 가장 유리한 기술로 평가되고 있다. 파이넥스는 석탄으로부터 발생된 수소 25%와 일산화탄소 75%를 환원제로 사용하는 반면, 수소환원제철은 친환경 수소를 100% 사용해 온실가스를 획기적으로 감축할 전망이다.
포스코는 파이넥스 공법을 개발했던 것처럼 향후 10~20년 내에 파일럿 테스트 및 HyREX 기술 개발을 완료한다는 구상이다. 아울러 기존 고로 설비를 HyREX 설비로 단계적으로 전환해 ▲2030년 데모 플랜트를 가동 ▲2040년 개발 완료 ▲2050년까지 상용화 완료를 목표로 하고 있다.
이를 위해 세계 철강사들과 협업을 강화할 것으로 보인다. 포스코는 지난 6일 수소환원제철 기술을 논의하는 HylS(Hydrogen Iron & Steel Making Forum 2021) 포럼을 주최한 데 이어, 최정우 포스코 회장이 세계철강협회 회장단에 선임되면서 시너지 효과는 더욱 커질 전망이다.
giveit90@newspim.com
