철강업계는 수소 시대를 맞이해 최근 수소차와 관련된 기술 개발과 부생수소 생산에 본격적인 투자를 진행하고 있다.

이에 현대제철은 현대차그룹의 'FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 비전 2030'에 발맞춰 당진제철소의 부생가스를 재활용하는 방식으로 수소 전기차와 발전 분야 등에 수소를 공급한다. 현대제철은 안정적인 수소 공급 확대를 통해 향후 수소 경제에 선도적인 역할을 할 계획이다.

고로에서 쇳물을 만들려면 반드시 코크스(석탄가루를 고열처리해 만든 덩어리)가 필요한데, 이 코크스의 제조와 연소 과정에서 발생하는 필수 부산물이 코크스 가스다. 이 가스는 대부분의 수소와 이 밖에 타르, 황, 벤젠 등으로 구성되며 이를 걸러내 수소로 만드는 것이 수소공장의 역할이다.

수소공장 전면에는 '전기집진기', '흡착탑', 'TSA(Temperature Swing Adsorption)'로 불리는 원통형 타워가 있다. 코크스 가스는 타워를 거치며 타르와 황, 메탄, 일산화탄소 등이 순차적으로 제거되고 이후 압축과 추출 과정을 통해 최종적으로 수소가 생산된다.

이렇게 만들어진 수소의 순도는 약 99.999%이다. 이는 수소 중의 수소를 나타내는 '파이브나인'으로 불린다.

현대제철 관계자는 “수소전기차의 연료원으로 사용하기 위해서는 파이브나인의 까다로운 조건을 맞춰야 한다" 고 말했다.

이 공장은 현재 연간 3천백 톤 규모로 수소를 생산할 수 있다. 1회 6.33kg의 수소를 충전해 609km를 주행할 수 있는 현대차의 수소전기차 넥쏘를 기준으로, 연간 2만km씩 달린다고 가정한다면 1만7000 대의 넥쏘가 가 1년 내내 운행할 수 있는 양이다.

현대제철 당진제철소에서 생산하는 수소의 절반은 자동차 충전용과 반도체 정밀 클리닝 공정으로 공급되고 나머지 절반은 제철소에서 제품 산화방지 용도로 사용한다.

현대제철은 2014년 수소공장 건설을 시작해 2016년 1월에 상업생산을 시작했다. 현대차그룹이 세계 최초의 양산형 수소전기차 투싼 FCEV를 선보인 것이 2013년이고, 수소전기차 전용 플랫폼으로 넥쏘 양산을 시작한 시기가 2018년인 것을 감안하면 현대제철은 현대차그룹의 수소경제에 핵심적인 역할을 하고 있다.

현대제철 안동일 사장은 “현대제철은 친환경 제철소를 목표로 자원 순환 및 재활용을 적극 추진하고 있다”며 “앞으로 수소 생산 및 친환경 에너지 부문에 적극 참여해 세계 최고의 친환경 제철소가 되도록 노력할 것”이라고 말했다.

 

수소 사업의 미래 비전을 담은 모션그래픽 영상 공개

 

최근 현대제철은 수소 사업의 미래 비전을 담은 모션그래픽 영상을 공개했다. 고로브리더 모션그래픽에 이어 두 번째로 제작한 '수소 비전' 편은 쇳물을 만드는 공정에서 생성된 부생가스를 통해 친환경 수소를 생산하는 과정과 오는 2025년까지 수소 생산능력을 10배 이상 늘리겠다는 현대제철의 포부를 담고 있다. 

현대제철은 현재 연간 3천5백 톤 규모인 수소 생산량을 4만 톤으로 늘리기 위한 사업 확대를 검토 중이다. 이는 넥쏘 약 20만대가 1년 동안 달릴 수있는 방대한 양이다.

현대제철은 수소 생산 외에도 수소공장 옆에 연 1만6천 대 규모의 수소전기차용 금속분리판 을 생산중이다.

금속분리판은 외부에서 공급된 수소와 산소가 섞이지 않고 각 전극 내부로 균일하게 공급되도록 해주는 부품이다. 전극반응에서 생성된 물을 외부로 원활하게 배출시키는 역할도 한다. 이 금속분리판은 전극막 접합체(MEA)와 함께 수소전기차용 연료전지의 핵심 부품으로 꼽힌다. 
현대제철 친환경차 부품개발팀 관계자는 "연료전지는 수소와 산소를 분리해 공급하는 동시에 전류를 수집해 전달하는 역할을 하기 때문에 우수한 전기전도성과 열전도성을 가져야 한다"며 "여기에 가스 밀폐성과 내식성, 경량화도 필수적인 기술"이라고 전했다.

금속분리판 제조공정에서 로딩부터 탈지, 세척, 조립 같은 공정은 투명 유리와 플라스틱으로 밀폐된 공간에서 진행된다. 조금의 이물질도 허용하지 않기 때문이며 매 공정마다 물 배출성과 전기전도성, 접합성, 기밀성 등 깐깐한 검수 절차가 필수적이다.

현대제철의 금속분리판 사업은 2013년부터 양산기술 개발을 진행했으며 2018년부터 대량생산에 돌입했다.

이 금속분리판 공장은 '수소경제 핵심기술의 국산화'라는 점에서도 의미가 남다르다. 현대차그룹은 수소전기차용 연료전지의 양대 핵심부품인 금속분리판과 MEA에 대해 모두 독자개발 및 양산을 이루었기 때문이다. 현대제철의 금속분리판 공장의 설비는 100% 국산화되어 있으며 설계부터 생산 가동까지 모두 국내 기술로 진행되고 있다.

현대제철 안동일 사장이 올해 신년사를 통해 “기존에 규모의 성장에 치중해왔던 관성을 청산하고 ‘수익성 중심의 견고한 철강사’라는 기업정체성을 구축함으로써 선제적으로 미래에 대비하자”고 강조한 부분과 “미래 성장기반을 확보하기 위해 끊임없이 산업구조의 변화를 직시하고 새로운 분야에 관심을 가지자”고 역설한 내용과 일치하는 부분이다.

한편 현대제철은 미래 성장 동력의 확보를 위해 모빌리티 부품 및 수소 산업 등 미래 사업에 대한 지속적인 검토와 사업화를 추진하고 있으며, 이를 통해 급변하는 미래에 대한 준비를 지속한다는 방침이다.