(창간 기획1-탄소중립, 철강산업 대응 현황)
탄소중립 시대  철스크랩 사용 확대·자원 전쟁 대비 필요
수소환원제철 기술 개발 매진 … 철강재價 상승 해결해야

(편집자 주) 세계 각국이 기후변화 위기에 대응하기 위한 탄소 중립 선언 및 탄소 국경세 도입 등의 움직임을 이어가고 있다. 우리 정부도 2050년까지 실질 탄소 배출량을 제로화하겠다고 발표했지만, 이를 실현하기 위해서는 산업계뿐만 아니라 정부의 지원과 사회적 합의 등 넘어야 할 산이 많다. 특히, 철강산업의 온실가스 배출 저감에서 최근 철스크랩이 가장 손쉬운 방법으로 주목을 받으면서 세계적인 철스크랩 수급 이슈가 발생하는 등 탄소 중립 이슈 속에서 철스크랩의 중요성이 날로 커지고 있다. 이번 호에서는 철강산업의 온실가스 저감 과정에서 철스크랩의 중요성과 향후 철강산업의 탄소 중립 전망을 다뤄봤다. 

■세계 철강산업 탄소중립 대응 ‘활발’

산업연구원은 ‘철강산업의 탄소중립 추진 전략과 정책 과제’ 보고서에서 “세계 철강산업의 높은 온실가스 배출 비중을 볼 때 40~50년 정도의 설비 수명, 기존 설비 교체 시기 도래 등을 감안하면 지금부터 2030년 이전까지가 탄소중립의 기반을 만드 수 있는 중요한 시기로 지목된다”라고 강조했다.

특히, 유럽(EU)을 비롯한 세계 고로의 약 70%가 2030년 이전에 수명이 다할 것으로 예상된다. 
이러한 흐름 속에서 세계 각국은 철강산업의 탄소중립 달성과 새로운 시장을 선도할 목적으로 탈탄소 구조 전환을 위한 정책을 적극적으로 마련 중이다. 
유럽은 탈탄소 혁신 기술의 조기 개발을 위한 R&D 지원을 강화하고 관련 제도 및 인프라 구축을 위한 다양한 지원 제도를 마련 중이다. 
일본도 현재 상황을 반영한 구체적이고 현실성 있는 탄소중립 기 술개발 로드맵을 마련했다.
조강 생산량 규모가 크고 고로 비중이 높아 기술을 통한 온실가스 저감 여력이 현재로선 낮은 편인 중국도 온실가스 감축 목표를 공격적으로 설정하였으며, 감산과 산업 구조조정을 동시에 추진해 온실가스 저감 목표 달성에 적극적으로 노력하고 있다. 
미국은 자국의 높은 전기로 비중과 전기로 기술 경쟁력, 풍부한 재생에너지 인프라를 활용하여 탄소중립 시대의 경쟁력 있는 철강산업으로 재도약하기 위한 기술 개발과 설비 투자를 진행하고 있다. 
특히, 산업연은 “대부분 국가와 기업에서는 중기적으로 천연가스 기반의 직접환원철 활용, 장기적으로는 수소를 전면적으로 활용하는 수소환원제철(H2-DRI) 중심으로 탄소중립이 진행될 것으로 예상된다”라고 전했다. 

■국내 철강산업 탄소중립 추진 방향

산업연은 “대외 수출 의존도가 높고 국내 내수의 정체에 직면하여 새로운 성장 전략을 모색해야 하는 한국 철강산업에 있어 2050년 탄소중립 선언과 주요 경쟁국의 적극적 탄소중립 추진은 글로벌 경쟁에서 도태될 수 있는 위기이자 선도자로 도약할 수 기회”라고 강조한다. 

특히, 국내 스크랩 발생 여건, CCS(이산화탄소 포집·저장, Carbon Capture Storage)의 적용 가능성, 조강 생산 규모에 비춰볼 때, 수소환원제철로 대표되는 제철 혁신 기술의 조기 개발과 적용이 한국 철강산업 2050 탄소중립 달성의 키(Key)가 될 것으로 보인다. 
탄소중립 규제로 인한 인위적 감산은 가동률 저하, 비용 경쟁력 하락, 국내 수요 산업과 연관 기업의 고용에도 부정적인 영향을 미칠 것으로 우려된다. 
이 밖에 한국이 상용화를 이룬 파이넥스 설비를 활용하여 한국형 수소환원제철 기술과 설비를 개발할 예정이므로, 이를 통해 세계 철강 설비 시장에 진입하고 그린 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로도 기대된다.
그러나 이 과정에서 동시에 철스크랩 기반 전기로 제강 비중의 확대, 고부가가치 강재 비중 확대와 같은 산업구조 고도화도 함께 이뤄나갈 필요가 있다고 산업연은 강조했다. 

■2050 탄소중립 달성을 위한 주요 과제

산업연은 “산업 부문의 탄소중립 전환을 위해 기술 혁신이 주요 방안”이라면서도 “연간 조 단위의 기술 투자 비용이 요구되어 기업에 큰 부담으로 작용한다”고 지적한다. 
현재 기술 개발 지원을 위해 산업부는 2030년까지 기술 개발을 지원하는 6조7,000억원 규모의 탄소중립 국가 R&D사업 예비타당성 조사를 진행 중이다. 해당 사업은 4개의 중점 분야(철강, 석유화학, 시멘트, 반도체·디스플레이)와 9개의 일반 산업 및 산업공통 분야로 구성됐다. 철강산업은 수소환원제철, 초고속 전기로 개발 등 10개 전략과제에 대해서 1조597억원 규모의 예비타당성 조사를 진행 중이다. 그러나 산업연은 “한국의 기술 수준, 고로 비중 등을 감안하여 사업 규모 확대 및 대기업 참여 유인 제고와 같은 지원 확대 방안을 고려할 필요”가 있다고 주장한다. 

더불어 장기간의 설비 구축 기반이 필요한 점을 감안하여 기술 개발이 빠른 시일 내에 완료되어야 하나 예비타당성 조사 방식으로 진행되어 기술 개발 착수가 지체되고 있다고 산업연은 지적했다.
한편, 국내 철강 생산의 대부분을 담당하는 포스코는 2030년까지 수소환원 제철 기술을 완성하여 2040년부터 본격적인 설비 교체가 이루어질 것 으로 전망된다. 단가가 높은 고품위 펠릿 기반의 유럽 철강사의 기술과 대조적으로 포스코의 수소환원 기술(HyREX)은 저렴한 저품위 분광을 사용하므로 기술 개발 성공 시 우수한 원가 경쟁력 확보가 가능할 것으로 기대된다고 산업연은 덧붙였다. 
한편, 녹색 시장 창출 과정에서 가격 인상이 예상되는 그린 철강재에 대한 지원도 고민해야 한다. 소비자 가격 수용성 제고로 탄소중립 관련 투자에 대한 불확실성을 해소해야 하기 때문이다. 국내외 연구기관, 철강사 등은 수소환원제철 도입에 따라 철강재 가격이 30~150% 상승할 것으로 전망하고 있다. 
공공조달 탄소중립 철강 의무구입 제도, 의무사용 비율 책정 등의 정부 조달 강화와 자동차 등 수요산업에서의 그린 철강 구입 목표 등 수요산업과의 연계 지원, 저탄소 녹색제품 구매보조금 지급 등과 같은 제도를 통해 녹색 제품 시장 창출을 활성화해야 한다고 산업연은 강조했다. 

■수소 등 그린에너지 불확실성 해소 필요

철강 생산 방식이 수소환원 방식으로 성공적으로 전환되기 위해서는 충분한 수소의 공급, 안정적 청정 전력의 공급 체계 확보가 필수 선결 조건이다. 
산업연에 따르면 2050년 수소환원 공법 전환 목표 달성에 필요한 그린수소 소요량은 연간 370만톤 규모로 추정되며 고로의 전기로 전환 및 환원제의 변경에 따라 전력의 외부 구입량이 높아져 필요 청정 전력량은 현재의 전력 사용량보다 약 6.4배 높아질 것으로 예상된다. 

수소 소요량은 정부 계획(수소 선도국가 비전)상 2050년 예상 그린 수소 국내 생산량 300만톤을 초과하는 수치이며 2050년 예상 수소 사용량인 2,700만톤의 1/4 수준이다.
유럽은 2019년 기준 고로-전로 기반으로 생산된 철강 9,400만톤만큼을 수소환원 기반으로 생산하려면 약 296TWh의 청정 전력이 필요할 것으로 추산한다. 이는 2019년 유럽 전체 전력 생산량의 약 10% 수준이다. 따라서 그린수소 및 청정 전력의 확보 수단을 정부 차원에서 지속 발굴해 나가야 한다고 산업연은 강조했다.
이와 함께 그린 수소의 합리적인 단가와 경쟁력 확보를 위해 정부 차원의 명확한 비전과 구체적인 실행 계획을 제시하여 기업 경영의 불확실성을 완화할 필요가 있다고 산업연은 덧붙였다. 기업 차원에서도 해외 청정수소 도입 및 국내 화학·설비 기업 등과 연계한 국내 수소 인프라 강화 노력을 지속할 필요가 있다.
다만, 수소환원제철의 기술적 이슈, 수소 및 청정 전력의 공급 규모, 경제성 등 많은 불확실성이 존재하기 때문에 탄소중립 달성의 가능성을 보다 높이기 위해서는 수소환원제철 대안 기술도 지속될 필요가 있다고 산업연은 덧붙였다.
한편, 향후 친환경 설비 투자 확대, 신재생 전원 확대 등의 요인으로 생산비용 증가가 예상되는 만큼, 에너지 요금 지원 정책 등 경쟁력 상실 방지를 위한 지원 프로그램 발굴도 필요할 것으로 지적됐다. 
재생에너지 전력 가격이 현재보다 높아질 것으로 예상되기에 전력 다소비 산업에 대한 단기 경쟁력 상실 방지 차원에서 전기요금 지원 정책 등이 필요하다는 것이다. 

■철스크랩 자원 확보에도 노력해야

산업연은 이 밖에도 우수한 품질의 철스크랩을 안정적으로 확보하기 위한 기반 마련에도 노력해야 한다고 강조했다. 
현재 철스크랩은 세계적으로 전기로 증설과 고로 업체의 사용량 증가 추세에 따라 철강산업 탄소중립에 있어 중요한 전략적 자원으로 인식되고 있다. 
일본제철은 고급 철스크랩 접근이 용이한 미국에서 아르셀로미탈(ArcelorMittal)과 합작 회사를 설립, 전기로에서 생산한 ‘친환경 철강’으로 미국의 수요 에 대응할 계획이다. 
국내 철스크랩 자급률은 80% 내외로 여전히 상당량을 수입에 의존 중이며, 특히 고급 철스크랩의 수입 의존도가 높다. 
그러나 중국, 러시아, 우크라이나 등은 자국 산업 보호를 위해 철스크랩 수출 금지 법안을 시행하고 있어 수입 증가를 기대하기 힘든 상황이다. 
이에 따라 고급 철스크랩 공급 확대를 위해 철스크랩 가공산업 투자를 확대하고 가공 설비를 지원해 영세한 구조인 국내 철스크랩 가공 산업의 현대화 및 대형화를 유도할 필요가 있다고 산업연은 피력했다.
지역 거점별로 철스크랩 가공 전문기업을 지정하고 육성하는 것도 국내 철스크랩 산업 강화와 철강 탄소중립 달성에 기여할 수 있는 방안으로 주목된다.

■철강 탄소중립 지원을 위한 법·제도적 기반 강화해야

산업연구원은 산업 전환에 소요되는 비용이 개별 기업이 감당할 수 없는 수준으로 추정되는 바, 철강 온실가스 감축이 지니는 사회적 긍정적 파급효과를 감안하여 보다 적극적인 재정·금융 지원이 필요하다고 강조했다. 
특히, 수소환원제철 공정 전환에 기업 자체적 노력뿐만 아니라 사회·정치적 지원이 절실하다는 것이다. 
또한, 수소환원제철의 경우 환원제인 수소와 청정 전력의 향후 가격에 따라 생산단가의 변동 폭도 크기 때문에 경제성 확보에 상당한 불확실성이 존재한다고 산업연은 지적했다. 
산업연에 따르면 유럽의회에서도 운영비용 고려 시 수소환원제철 도입 비용은 기존의 예상보다 크게 증가할 것이므로 초기의 경제성 확보를 지원하기 위한 제도의 모색이 필요함을 언급했다. 
유럽은 한국 조강 생산량과 유사하기 때문에 한국 철강산업의 수소환원제철 투자 비용과도 비교가 된다. 
이 밖에도 △CCUS 활성화를 위한 관련 법령 및 기준·표준 제정 △배출권거래제 효율성 강화 등도 필요하다. 특히, 산업연은 철강, 석유화학과 같은 온실가스 다배출·난감축 산업의 경우 단순 규제보다는 온실가스 저감 혁신 기술 도입 촉진을 위한 탄소차액 계약제도와 같은 다양한 인센티브 기반의 산업 정책을 활용할 필요성이 있다고 강조했다.
한편, 철강산업의 공급망 안정성 강화와 같은 단기 경쟁력 상실 방지 지원도 필요하다고 산업연은 언급했다. 
합금철, 전극봉 등과 같은 철강의 주요 원부자재는 중국 등 특정 국가의 생산 비중이 매우 높아 탄소중립 이슈 등과 맞물려 향후 공급 부족 등 수급 문제가 발생할 가능성이 높기 때문이다.