EAF, 고효율 산소버너·버블링·질소제어 중요
HyECOsteel, 하이브리드 공정 품질↑탄소↓
Hy-Arc, 특수강EAF 타이어스틸코드까지 생산
현대제철은 ‘Hy-Cube’ 기반 전략으로 2050년 탄소중립을 달성할 전망이다. DRI 활용률을 높인 EAF, Hy-Arc, HyECOsteel 등 전략적 기술로 저탄소 고품질 강재를 신속히 공급해 철강산업 탈탄소화의 선도적인 역할로 자리매김할 것이라고 밝혔다.
강윤배 포스텍 교수가 좌장을 맡은 세션4에서 김용희 현대제철 공정연구센터장(상무)이 ‘탄소중립 시대 현대제철의 전략적 기술 개발 이니셔티브(높은 DRI 활용률로 EAF 운영을 위한 핵심기술 확보)’라는 주제로 발표를 진행했다.
김용희 상무는 ▲현대제철 사업구조 소개 ▲탄소중립 생산체계 ‘Hy-Cube’ ▲HBI/DRI 투입률이 높은 EAF의 핵심 기술 ▲현대제철의 ‘그린스틸 로드맵’ ▲‘HyECOsteel’ 개발현황 등으로 나눠 발표했다.
그는 ”현대제철의 탄소중립 전략은 지속가능한 철강재를 개발하고 제공하는 것에 있어서 선도적인 역할을 하도록 설계됐다“며 ”이를 위해 현대(Hyundai), 수소(Hydrogen), 하이브리드(Hybrid)라는 세 가지 핵심 개념, 즉 Hy3(Hy-Cube)를 기반으로 추진 중“이라고 말했다.
Hy3는 6가지의 핵심기술을 중심으로 추진되고 있다. 이는 ▲AI 기반 철스크랩 ▲탄소중립 용선 ▲수소 기반 DRI ▲Hy-Arc ▲탄소중립 저비용 판재 ▲탄소중립 고품질 판재가 포함된다.
먼저 AI 기반 철스크랩은 탄소중립의 대표적인 소재지만 불순물을 포함하고 있어 제강과정에서 여러 과제를 제시하고 있다. 이에 스크랩 특성을 고려한 데이터화를 바탕으로 스마트 기술을 활용해 자동제어 시스템을 개발 중이다.
탄소중립 용선은 바이오매스나 수소와 같은 저탄소 연료를 채택하고 CCUS 기술 개발을 통해 고로 공정의 탄소 감축 문제를 해결하는 방식이다.
수소 기반 DRI는 제철 공정시 발생하는 부산물 가스를 수소 변환에 활용하고, 그린 수소를 활용한 수소 제철 기술 확보를 목표로 한다.
Hy-Arc는 하이큐브 기술 속에 포함된 수소 기반 철을 사용하는 새로운 EAF 개념을 의미한다. 이를 바탕으로 한 중장기적 목표는 고품질 제품을 생산할 수 있는 대규모 설비 확보다.
HBI/DRI 활용률이 높은 EAF에서 현대제철이 주력하는 핵심기술은 세 가지다. ▲고효율 산소 연료 버너(High Efficiency Oxygen Fuel Burner) ▲버블링(Bottom bubbling technology) ▲용강 내 질소 제어(Control of Nitrogen in Molten Steel)다.
우선 고효율 산소 연료 버너는 항공우주 기술 기반 설계를 도입, 이미 테스트를 통해 탄소 전력 소비를 감축했음을 확인했다. 연료 효율성 향상과 하이브리드 공정의 요구사항을 충족할 수 있는 설계이기도 하다는 점에서 주목받고 있다.
버블링 기술은 ‘COOLSTAR’ 국가 R&D 프로그램을 통해 해당 기술을 적용한 EAF의 성능 향상을 목표로 설정했다. 이는 용강 전체 성분·온도 유지와 금속의 불순물 제거 효율 향상에 기여한다.
EAF의 경우 용강과 주변 공기가 접촉하게 되면서 질소가 침투하기 쉽고 제거하기 힘들다. 이는 철강 품질에 영향을 미칠 수 있기 때문에 현대제철은 용강과 질소의 접촉 차단, 탄소 함량조절을 통한 질소 제거 등의 질소 제어 기술을 연구 중이다.
김 상무는 'HyECOsteel'의 핵심전략과 개발현황에 대해서도 소개했다.
그는 ”HyECOsteel의 핵심 전략은 고로와 전기로 공정을 통합해 고객에게 저탄소 강재를 신속하게 공급하는 것“이라며 ”2050년까지 탄소 중립을 달성해 향후 늘어날 친환경 강재의 수요에 대응 할 수 있는 친환경 철강사로 자리매김할 것“이라고 밝혔다.
이어 ”HyECOsteel의 핵심 전략은 이러한 하이브리드 공정을 통해 고로와 동일한 품질을 유지하면서도 탄소배출은 20% 가량 감축하고 향후 투자 확대를 통해 탄소배출량을 더욱 줄여나갈 계획”이라고 밝혔다.
김 상무의 설명에 따르면 하이브리드 공정은 약 330만 톤 규모의 철강 제품을 기존 고로 공정과 동일한 품질을 유지하면서 생산이 가능하고, 20%의 탄소 배출 감축 효과를 달성할 수 있다.
아울러 Hy-Arc 시스템도 고로 공정 생산 제품의 약 70% 수준의 품질을 확보했고, 탄소 감축 효과도 40%까지 확인됐다고 밝혔다. 이와 관련해 2022년에는 현대제철이 업계 최초 특수강 EAF를 가동했고, 최근에는 고로 와이어를 대체할 타이어 스틸 코드를 개발하고 있다.
마지막으로 김 상무는 “산업계가 기후변화 대응에서 중요한 역할을 해야 한다는 점을 인식해 2050년까지 탄소중립을 달성하겠다는 목표를 세웠다”며 “탄소중립 기술 분야에서 선도자로서 보다 지속가능한 미래를 위해 의미있는 진전을 추구할 것”이라고 밝혔다.
