국내 최대 전기로…탄소 배출 75% 감축 추진
[더팩트ㅣ송다영 기자] 광양을 가로지르는 섬진강 너머로 하얀 수증기가 피어오른다. 거대한 제철소에서 뿜어져 나오는 수증기는 오랫동안 철강산업의 상징이었지만, 이제 포스코그룹의 시선은 철강을 넘어 리튬과 희귀가스, 액화천연가스(LNG)로 향하고 있다. 철강으로 산업의 토대를 세운 데 이어 미래 산업을 움직일 핵심자원의 확보와 생산까지 영역을 넓히며 글로벌 종합 자원기업으로의 변화를 꾀하고 있다. 산업자원·전략자원·에너지자원을 3대 성장 축으로 삼은 포스코의 '트리플 코어(Triple Core)' 전략이 이러한 변화의 일환이다.
<더팩트>는 지난 2일과 3일 양일간 포스코 광양제철소와 광양 율촌산업단지 내 포스코퓨처엠, 포스코필바라리튬솔루션, 포스코에코솔루션, 포스코HY클린메탈 내 사업장을 둘러보고 포스코 그룹의 핵심 설비와 기술을 살펴봤다.
◆ 포스코 광양 LNG터미널, 저장탱크 8기로 확대…에너지 안보 거점 도약
지난 2일 전남 여수에서 광양을 잇는 이순신대교를 지나자 남해를 끼고 자리 잡은 포스코인터내셔널 광양 LNG터미널이 모습을 드러냈다. 지난해까지만 해도 6기였던 거대한 돔형 저장탱크는 어느새 8기로 늘어났다.
광양 LNG터미널은 국내 최초의 민간 LNG 생산기지로, 전남 광양국가산업단지 내 약 60만㎡ 규모 부지에 조성됐다. 2024년 제1터미널의 저장탱크 6기 종합 준공에 이어 제2터미널 증설 사업을 통해 20만㎘급 저장탱크 7·8호기를 추가했다. 두 탱크는 오는 10일 준공식을 앞두고 있다. 이번 증설로 광양 LNG터미널의 저장능력은 기존 133만㎘ 규모로 확대됐다.
LNG 저장탱크는 천연가스를 영하 163도의 극저온에서 액체 상태로 보관하는 시설이다. 선박을 통해 운반된 LNG를 저장했다가 필요할 때 기체로 전환해 배관을 통해 발전소와 산업체 등에 공급한다. 광양 LNG터미널은 포스코그룹뿐 아니라 다양한 LNG 이용사들이 공동으로 사용하는 시설이다. 국내 발전소 등으로 공급되는 LNG 물량도 이곳을 거쳐간다. 연간 처리 물량은 수요와 이용사별 사용량에 따라 달라지지만, 기존 제1터미널 기준으로 연간 300만톤 이상을 처리해왔다.
현장에서 마주한 저장탱크는 높이 약 55m에 달하는 거대한 구조물이다. 외관만큼이나 눈길을 끄는 것은 내부의 안전 설계다. 탱크 내부에는 LNG를 극저온 상태로 유지하기 위한 보온재와 콘크리트 구조물이 설치돼 있다. 저장탱크의 내부 지름은 약 84m이며, 하부 구조물은 약 90m 길이에 이른다. 상부 콘크리트 두께는 약 50㎝, 하부를 포함한 주요 구조물은 최대 75㎝ 두께로 설계됐다. 규모가 큰 만큼 외부 충격과 지진에도 견딜 수 있도록 안전성을 확보했다. 내진 설계 기준은 규모 6.8 수준이며, 설계 수명은 40년이다.
광양 LNG터미널이 세계적으로 주목받는 이유 중 하나는 저장탱크에 적용된 '고망간강' 기술이다. 5호기부터 세계 최초로 LNG 저장탱크에 고망간강을 적용했다. 포스코가 자체 개발한 고망간강은 철에 망간을 다량 첨가한 특수 합금강이다. 극저온 환경에서도 우수한 인장강도와 내마모성을 유지하는 것이 특징이다. 기존 LNG 저장탱크에 주로 사용되는 니켈강을 대체할 수 있는 소재로, 원가 경쟁력까지 갖췄다는 평가를 받는다.
고망간강 기술 개발에는 연구원 출신인 장인화 포스코그룹 회장의 결단이 있었다. 기존 9% 니켈강은 성능이 우수하지만 가격이 비싼데 반해, 고망간강은 가격은 30% 저렴하면서도 극저온에서도 강도를 유지하는 독자 기술이다. 포스코가 15년간 연구 끝에 개발해 경제성과 내구성을 동시에 갖춘 이 신소재는 LNG 산업의 판도를 바꿀 핵심 기술로 꼽힌다.
고망간강은 LNG 저장탱크를 넘어 운반선과 벙커링 선박 등 LNG 밸류체인 전반으로 적용 범위를 넓힐 수 있다. 포스코는 자체 소재 기술을 바탕으로 LNG 산업 성장에 대응한다는 구상이다.
광양 LNG터미널은 입지 경쟁력도 갖췄다. 앞쪽의 섬들이 외해의 파도를 막아주고 수심도 충분해 선박 접안에 유리하다. 김우현 광양 LNG터미널 운영 담당자는 "앞에 섬들이 있어 파도를 막아주는 데다 수심도 충분히 확보돼 있어 선박이 접안하기 좋은 조건을 갖췄다"며 "부두 가동률 측면에서도 경쟁력이 있는 입지"라고 말했다.
포스코인터내셔널은 내년 7월 LNG 벙커링 사업도 본격 추진할 계획이다. LNG 벙커링은 LNG 추진선에 연료를 직접 공급하는 사업으로, 광양항의 입지와 터미널 인프라를 활용해 선박 연료 공급 시장으로 사업 영역을 넓힌다는 전략이다.
광양 LNG터미널은 저장탱크 8기 체제를 갖추며 국내 LNG 공급망에서 차지하는 역할을 확대하고 있다. 향후 2030년 추가 터미널 증설 계획까지 추진되면 저장·유통 인프라는 한층 커질 전망이다.
◆국내 최대 규모 전기로 준공…철 스크랩 예열하는 '콘스틸' 방식 적용
광양제철소 전기로 공장에 들어서자 날카로운 사이렌 소리가 들렸다. 철스크랩 등 무게가 큰 자재를 옮길 때마다 주변 작업자들의 안전을 위해 울리는 소리라는 설명이다. 포스코의 대형 전기로는 올 6월 준공을 마쳤다.
이곳에 설치된 전기로는 국내 최대 규모로, 한 번에 최대 280t의 쇳물을 생산할 수 있는 출강 능력을 갖췄다. 연간 생산능력은 250만t이다. 기존 고로가 철광석과 석탄을 주원료로 쇳물을 만드는 것과 달리 전기로는 철스크랩을 주원료로 전기에너지를 이용해 철을 녹인다. 포스코는 이를 통해 기존 고로 대비 탄소 배출량을 약 75% 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
전기로의 가장 큰 특징은 철스크랩을 투입하는 방식이다. 일반적인 전기로는 상부의 지붕을 열고 크레인으로 스크랩이 담긴 바스켓을 들어 올려 한꺼번에 투입하는 '탑차징' 방식을 사용한다. 반면 광양제철소 전기로에는 이탈리아 업체 테노바(Tenova)가 개발한 '콘스틸(Consteel)' 방식이 적용됐다. 철스크랩을 설비 측면에서 연속적으로 투입하는 수평 연결형 예열 방식이다.
스크랩이 전기로에 들어가기 전 약 32m 길이의 예열 구간을 통과하는 것이 핵심이다. 전기로에서 쇳물을 녹이는 과정에서 발생하는 고온의 배기가스를 활용해 스크랩을 미리 가열한다. 버려질 수 있는 열에너지를 다시 활용하는 셈이다. 스크랩은 이 과정에서 약 300도까지 예열돼 전기로 내부에서 녹이는 데 필요한 에너지를 줄여준다. 일반적인 전기로처럼 스크랩을 한꺼번에 투입하는 대신 컨베이어를 통해 일정한 속도로 공급하기 때문에 조업 효율도 높일 수 있다.
전기로 내부에서는 약 5000도의 아크열이 발생한다. 전극봉 사이에서 발생하는 강력한 전기 불꽃으로 철스크랩을 녹이는 원리다. 현장 설명에 따르면 전기로 내부의 온도는 약 1729도에 이른다. 녹은 쇳물이 균일한 성분을 갖도록 하는 교반 과정도 중요하다. 광양제철소 전기로에는 전자기장을 이용해 용강을 섞는 교반 장치가 적용됐다. 스크랩을 측면에서 연속 투입하는 방식인 만큼 쇳물이 한쪽으로 치우치지 않고 고르게 섞이도록 하는 기술이 필요하기 때문이다.
공장 내 메인 운전실에서는 약 30개가 넘는 모니터를 통해 전기로의 조업 상황을 실시간으로 확인할 수 있었다. 각 모니터는 여러 화면으로 나뉘어 스크랩 투입부터 용해, 출강까지 전체 공정을 보여준다. 전기로는 전류와 전압, 온도 등을 정밀하게 제어해야 하는 설비다. 전기 아크가 밀리초 단위로 움직이는 만큼 조업 과정 상당 부분이 자동화 시스템으로 구현돼 있다.
전기로에서 생산한 용강을 고로에서 나온 용선과 섞는 '합탕' 설비도 눈길을 끌었다. 전기로 용강과 고로 용선을 혼합해 고급 철강 제품에 필요한 성분과 품질을 확보하는 기술이다. 전기로에서 나온 쇳물은 래들에 담겨 합탕 설비로 이동하며, 합탕하지 않는 경우에는 280t 규모의 래들 캐리어를 통해 다음 공정으로 보내진다.
포스코가 전기로를 도입한 것은 탄소 배출을 줄이면서 고급강 생산 역량을 확보하기 위해서다. 철광석과 석탄을 사용하는 고로와 달리 전기로는 철스크랩과 전기에너지를 활용해 탄소 배출을 줄일 수 있다. 포스코는 기존 고로 생산 체계에 전기로와 합탕 기술을 결합해 품질 경쟁력을 유지하는 한편, 이를 자체 수소환원제철 기술인 '하이렉스(HyREX)'로 나아가는 중간 단계로 활용할 계획이다.
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