일본제철, 친환경 수소 기술 개발로 글로벌 경쟁 가속화

일본 최대 철강업체인 일본제철(Nippon Steel)이 친환경 수소 기반 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 철강 생산 과정의 탈탄소화를 위한 이 다년간의 노력은 글로벌 경쟁이 치열해지는 가운데 진행되고 있다고 24일(현지시각) 일본의 경제신문 닛케이 아시아가 보도했다.

일본제철은 저탄소강 생산에서 선두를 노리는 중국과 한국의 경쟁업체들과 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 업계는 TV와 자동차에서부터 건물과 기차에 이르기까지 다양한 분야에서 친환경 철강에 대한 수요가 증가할 것으로 예상하고 있다.

일본제철의 전무이사 겸 녹색 전환 개발 책임자인 오리하시 에이지는 "아시아 철강회사들도 같은 종류의 기술 개발에 집중하고 있다"며 "특히 중국은 우리와 같은 일부 용광로에서 수소를 적극적으로 사용하고 있다. 지금까지 발표된 결과에 따르면 우리가 한 발 앞서 있다고 생각하지만 경계해야 한다"고 말했다.

세계철강협회에 따르면, 전 세계 철강 산업은 전 세계 탄소 배출량의 약 7%를 차지하고 있다. 이들 중 대부분은 점결탄을 사용하여 철광석에서 강철을 추출하고 제련하는 용광로를 사용할 때 발생하며, 철강 1톤 생산 시 2톤의 이산화탄소가 대기 중으로 방출된다.
일본제철은 2008년부터 CO2 대신 수증기를 배출하는 공정에서 석탄의 일부를 수소로 대체하는 국가 프로젝트에 참여해왔다. 지난 12월에는 도쿄 인근 지바 공장의 실험용 용광로에서 기존 공정에 비해 탄소 배출량을 43% 줄일 수 있을 만큼 충분한 수소를 사용함으로써 세계 기록을 세웠다고 발표했다.

하지만 이 기술은 여전히 비용 효율성과는 거리가 멀다. 또한, 실험에 사용한 수소 연료 용광로보다 약 400배 더 큰 상업용 용광로로 확장해야 하는 과제에 직면해 있다.

일본제철은 또한 전기로에서 철강을 만드는 데 사용되는 직접 환원 철 제조 공정을 개선하기 위해 노력하고 있다. 전기로는 용광로보다 CO2 배출량이 적지만, 희귀한 고품질 철광석을 원료로 필요로 하기 때문에 전 세계적으로 생산되는 철강의 약 30%만 차지하고 있다. 현재 이 회사는 풍부한 저품질 철광석을 활용해 전기로 사용을 확대하고, 천연 가스 대신 수소를 환원제로 사용하여 공정의 탄소 집약도를 줄이는 실험을 진행 중이다.

한편, 아시아 경쟁사들도 친환경 기술을 적극 추진하고 있다. 2023년 기준 세계 최대 철강 생산업체인 중국 바오우 그룹은 실험 시설에서 고로 제강 공정의 탄소 배출량을 20% 이상 줄였으며, 상업 공장에서 새로운 기술을 구현하기 위해 노력하고 있다.

싱크탱크 트랜지션 아시아의 보고서에 따르면, "중국은 지난 12개월 동안 야망과 건설의 진정한 변화를 경험했다"며, 세계 최대 철강 소비국인 중국이 발표한 "중요한" 7개 프로젝트를 언급했다.

이는 "중국이 2030년까지 세계 최고 수준인 연간 15-20mtpa(연간 100만 톤)의 저탄소 1차 철강 생산량을 제공하는 궤도에 올라야 함을 시사한다"고 덧붙였다.

한국에서는 포스코가 2028년경 수소를 이용한 상용 규모의 직접환원철 개발을 추진 중이며, 호주에서 공정을 위한 녹색 수소를 조달할 계획이다.

트랜지션 아시아의 일본 애널리스트 쿠보카와 켄타는 "회사마다 접근 방식이 다르기 때문에 탈탄소화 기술에서 누가 앞서 나가고 있는지 전면적인 판단을 내리기는 어렵다"면서도 "특히 직접 환원철을 만드는 기술과 관련하여, 일본제철의 상업화 계획(2040년 목표)은 유럽, 중국, 한국보다 5년에서 10년 뒤처진 것으로 보인다"고 평가했다.

이에 대해 오리하시는 "현재로서는 모두가 경쟁하고 있지만 아직 상용화된 것은 없다"며 "모든 기업이 탈탄소화 목표를 설정했지만, 논쟁보다 증거가 더 낫다. 우리는 실제로 뭔가를 내놓아야 하기 때문에 경쟁하고 있다"고 반박했다.

기술적인 문제 외에도 일본제철의 당면 과제는 일본에서는 드문 재생 에너지로 만든 녹색 수소를 충분히 확보하는 것이다. 회사는 해외에서 수입을 고려하고 있지만, 여전히 비용 경쟁력 있는 방법을 찾고 있다. 단기적으로는 "회색" 수소 또는 "블루" 수소에 의존할 가능성이 높다.

전 세계적으로 EU의 자동차 제조업체들 사이에서 친환경 철강 수요가 증가하고 있으며, 일본에서도 정부가 4월부터 저탄소강을 사용하는 자동차에 대한 보조금을 늘릴 예정이다.

일본제철의 녹색 전환 담당 임원 다나카 시게아키는 “해외 확장을 고려하기 전에 먼저 국내 시장을 공략하기를 희망한다”고 밝혔다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com