내년 5월까지 공정 최적화 … 제철산업 CO2배출량 저감 목표
■ 에너지 자원융합 시대
(6) 포항산업과학연구원
지난 19일 국내 산업화의 상징이라고 할 수 있는 포스코 포항제철소 현장. 대규모 공장의 위용을 자랑하듯 조선과 자동차 등 국내 주력 산업에 사용되는 철강을 생산하기 위해 분주하다. 대규모 시설이 주는 위압감은 잠시, 특히 기자의 시선을 끄는 것은 에너지자원 재활용을 통한 친환경 구현 노력이었다.
원래 제철산업은 대표적인 에너지다소비업종으로 포스코는 국내 전체 에너지소비량의 10% 이상을 차지하고 있으며 연간 약 7000만톤 가량의 이산화탄소(CO2)를 배출하고 있다. 2015년부터 국내에서도 `온실가스 배출권 거래제'가 시행될 예정이어서 포스코는 대내외적으로 온실가스 감축에 대한 요구를 지속적으로 받고 있다.
이 때문에 포스코에서는 지난 2000년대 중반부터 온실가스 배출량 감축을 위해서 다양한 기술 개발을 추진하고 있다. 포항산업과학연구원(RIST)과 공동으로 진행 중인 `제철산업에서의 이산화탄소 포집 및 재자원화 기술개발'도 이런 노력의 일환이다. 이 과제는 용광로(고로)에서 쇳물을 만드는 과정에서 발생하는 CO2를 재활용하는 것이 핵심이다. 2단계로 진행되는 이 과제는 지난 2009년 6월 시작해 지난해 5월 1단계 과제를 마친 상태로 현재 지난해 6월부터 내년 5월까지 진행되는 2단계 과제를 수행 중이다. 1단계에 이어 2단계 과제에서도 RIST가 주관연구기관의 역할을 수행하고 있으며 포스코ㆍ포스코건설ㆍ한국에너지기술연구원ㆍ포스텍 등이 참여하고 있다.
포항제철소에 자리잡은 CO2 포집ㆍ정제ㆍ액화설비를 찾아가자 3개의 거대한 탑이 먼저 눈에 들어왔다. 흡수탑ㆍ재생탑ㆍ농축탑으로 RIST에서 개발한 33m 높이의 이 설비에서는 용광로에서 나온 가스에서 CO2를 자원화하기 위해 CO2를 포집ㆍ정제ㆍ액화의 역할을 한다는 설명이 뒤를 이었다. 가장 핵심 요소 기술인 CO2 포집 기술에서는 저농도 암모니아수를 이용, 제철공정의 주요 부생가스 중 하나인 고로가스(BFG)가 포함하고 있는 20∼25%의 CO2를 추출하는 역할을 한다. 그동안 고로가스는 제철소 내에 있는 화력발전소에서 전력을 생산하는데 활용됐는데 이 과정에서 대용량의 CO2가 대기 중으로 배출됐다.
그러나 CO2를 분리하는 공정을 통해 배출되는 CO2 양을 줄이고 포집된 CO2는 자원화 공정을 거쳐 용광로에 투입되는 가스로 다시 재활용할 수 있게 한다는 것이 RIST의 목표다. 분리된 CO2에 코크스로가스(COG)에 들어있는 메탄(CH4)을 적용, 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 전환해 용광로에 재투입하는 것이다. 원래 COG는 철광석에서 순수 철을 분리하는 역할을 하는데 CO도 유사한 기능이 가능해 용광로에서 COG를 대체할 수 있게 된다. 이는 용광로에서 사용되는 COG의 양을 줄여 CO2 발생 자체를 감소시킬 수 있는 만큼 개발에 성공하면 친환경 기술로서 주목받을 것으로 보인다.
현장에서 만난 한건우 RIST CO2연구단 책임연구원은 "이번 기술의 최종 목표는 제철공정에서 발생하는 CO2의 포집 및 자원화를 통한 탄소처리의 선순환 체계를 구현하는 것"이라며 "CO2 처리를 위한 포집-자원화-공정통합 시스템을 연계, 구성하는 것이 목표"라고 밝혔다.
RIST는 이번 과제가 종료되는 내년 5월까지 공정 최적화를 통한 경제성 향상, 공정 강건성 확보를 위한 장기 운전 등을 진행할 계획이다.이를 통해 제철공정 내에서 발생하는 CO2의 포집 및 전환을 통해 재자원화함으로써 CO2 배출량 저감의 선순환 구조를 구축한다는 목표다. 한 책임연구원은 "현재 CO2 포집 공정의 경우, 2단계 파일럿 설비를 이용해 총 누계 1500 시간 이상 운전을 진행하고 있다"면서 "CO2 자원화 기술에서는 연간 4만5000톤 규모의 CO2 자원화 장치를 개발, CO2 자원화 기반 기술을 확보할 예정"이라고 밝혔다.
이번 과제를 통해 제철공정 특성에 적합한 CO2 포집 및 자원화 기술 개발전략 수립이 가능해 질 것으로 RIST는 보고 있다. 아울러 제철소에서 발생하는 CO2의 새로운 처리기술 개발과 함께 이를 기반으로 신성장 동력 확보 기회도 마련될 것으로 기대하고 있다.
박주형 RIST CO2연구단 책임연구원은 "제철산업의 CO2 배출량 저감은 다양한 방향에서 접근이 가능하지만 제철공정에서 발생하는 대량의 CO2를 포집해 재자원화하는 방안은 실현가능성이 높은 기술이 될 것"이라고 밝혔다.
포항(경북)=이홍석기자 redstone@
(6) 포항산업과학연구원
지난 19일 국내 산업화의 상징이라고 할 수 있는 포스코 포항제철소 현장. 대규모 공장의 위용을 자랑하듯 조선과 자동차 등 국내 주력 산업에 사용되는 철강을 생산하기 위해 분주하다. 대규모 시설이 주는 위압감은 잠시, 특히 기자의 시선을 끄는 것은 에너지자원 재활용을 통한 친환경 구현 노력이었다.
원래 제철산업은 대표적인 에너지다소비업종으로 포스코는 국내 전체 에너지소비량의 10% 이상을 차지하고 있으며 연간 약 7000만톤 가량의 이산화탄소(CO2)를 배출하고 있다. 2015년부터 국내에서도 `온실가스 배출권 거래제'가 시행될 예정이어서 포스코는 대내외적으로 온실가스 감축에 대한 요구를 지속적으로 받고 있다.
이 때문에 포스코에서는 지난 2000년대 중반부터 온실가스 배출량 감축을 위해서 다양한 기술 개발을 추진하고 있다. 포항산업과학연구원(RIST)과 공동으로 진행 중인 `제철산업에서의 이산화탄소 포집 및 재자원화 기술개발'도 이런 노력의 일환이다. 이 과제는 용광로(고로)에서 쇳물을 만드는 과정에서 발생하는 CO2를 재활용하는 것이 핵심이다. 2단계로 진행되는 이 과제는 지난 2009년 6월 시작해 지난해 5월 1단계 과제를 마친 상태로 현재 지난해 6월부터 내년 5월까지 진행되는 2단계 과제를 수행 중이다. 1단계에 이어 2단계 과제에서도 RIST가 주관연구기관의 역할을 수행하고 있으며 포스코ㆍ포스코건설ㆍ한국에너지기술연구원ㆍ포스텍 등이 참여하고 있다.
포항제철소에 자리잡은 CO2 포집ㆍ정제ㆍ액화설비를 찾아가자 3개의 거대한 탑이 먼저 눈에 들어왔다. 흡수탑ㆍ재생탑ㆍ농축탑으로 RIST에서 개발한 33m 높이의 이 설비에서는 용광로에서 나온 가스에서 CO2를 자원화하기 위해 CO2를 포집ㆍ정제ㆍ액화의 역할을 한다는 설명이 뒤를 이었다. 가장 핵심 요소 기술인 CO2 포집 기술에서는 저농도 암모니아수를 이용, 제철공정의 주요 부생가스 중 하나인 고로가스(BFG)가 포함하고 있는 20∼25%의 CO2를 추출하는 역할을 한다. 그동안 고로가스는 제철소 내에 있는 화력발전소에서 전력을 생산하는데 활용됐는데 이 과정에서 대용량의 CO2가 대기 중으로 배출됐다.
그러나 CO2를 분리하는 공정을 통해 배출되는 CO2 양을 줄이고 포집된 CO2는 자원화 공정을 거쳐 용광로에 투입되는 가스로 다시 재활용할 수 있게 한다는 것이 RIST의 목표다. 분리된 CO2에 코크스로가스(COG)에 들어있는 메탄(CH4)을 적용, 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 전환해 용광로에 재투입하는 것이다. 원래 COG는 철광석에서 순수 철을 분리하는 역할을 하는데 CO도 유사한 기능이 가능해 용광로에서 COG를 대체할 수 있게 된다. 이는 용광로에서 사용되는 COG의 양을 줄여 CO2 발생 자체를 감소시킬 수 있는 만큼 개발에 성공하면 친환경 기술로서 주목받을 것으로 보인다.
현장에서 만난 한건우 RIST CO2연구단 책임연구원은 "이번 기술의 최종 목표는 제철공정에서 발생하는 CO2의 포집 및 자원화를 통한 탄소처리의 선순환 체계를 구현하는 것"이라며 "CO2 처리를 위한 포집-자원화-공정통합 시스템을 연계, 구성하는 것이 목표"라고 밝혔다.
RIST는 이번 과제가 종료되는 내년 5월까지 공정 최적화를 통한 경제성 향상, 공정 강건성 확보를 위한 장기 운전 등을 진행할 계획이다.이를 통해 제철공정 내에서 발생하는 CO2의 포집 및 전환을 통해 재자원화함으로써 CO2 배출량 저감의 선순환 구조를 구축한다는 목표다. 한 책임연구원은 "현재 CO2 포집 공정의 경우, 2단계 파일럿 설비를 이용해 총 누계 1500 시간 이상 운전을 진행하고 있다"면서 "CO2 자원화 기술에서는 연간 4만5000톤 규모의 CO2 자원화 장치를 개발, CO2 자원화 기반 기술을 확보할 예정"이라고 밝혔다.
이번 과제를 통해 제철공정 특성에 적합한 CO2 포집 및 자원화 기술 개발전략 수립이 가능해 질 것으로 RIST는 보고 있다. 아울러 제철소에서 발생하는 CO2의 새로운 처리기술 개발과 함께 이를 기반으로 신성장 동력 확보 기회도 마련될 것으로 기대하고 있다.
박주형 RIST CO2연구단 책임연구원은 "제철산업의 CO2 배출량 저감은 다양한 방향에서 접근이 가능하지만 제철공정에서 발생하는 대량의 CO2를 포집해 재자원화하는 방안은 실현가능성이 높은 기술이 될 것"이라고 밝혔다.
포항(경북)=이홍석기자 redstone@
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