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[특별기고] 지속가능한 미래, 철강산업의 탈탄소 전환을 위한 포스코그룹의 대응

2025-07-25

특별기고 박용삼 POSRI 철강연구센터장 지속가능한 미래, 철강산업의 탈탄소 전환을 위한 포스코그룹의 대응

최근 정치·경제적 불확실성 고조로 인한 경기 침체 위험과 주력 산업의 경쟁력 위기 속에서 국내 철강산업의 어려움은 더욱 가중되고 있다. 포스코그룹은 불확실한 환경에 기민하게 대응하는 한편, 지속가능한 경쟁력을 강화하기 위해서 고로 브릿지 기술(스크랩 사용량 증대, 고로 수소 취입 등) 개발, 수소환원제철 기술 조기 확보, CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 실증사업 등 탈탄소 전략 이행을 위한 지속적이고 책임감 있는 노력을 기울이고 있다.

최근 국회철강포럼에서 포스코그룹은 ‘철강산업 재도약을 위한 당면 과제와 정책’을 제언하며 철강산업의 위기 극복을 위한 정부 지원과 협력 필요성을 강조했는데, 위기를 겪고 있는 국내 철강산업 현황을 점검해 보고 포스코그룹의 탈탄소 전환 전략을 살펴보고자 한다.

I 관세전쟁, 수입재 범람, 탄소감축 압력의 삼중고에 빠진 국내 철강산업

글로벌 철강산업의 공급과잉 이슈가 재점화하고 있다. 글로벌 조강 능력의 절반을 차지하는 중국과 함께 인도, 동남아 등 주요 신흥국도 최근 능력 증강 레이스에 가세하면서 2024년 과잉 생산능력은 6억 톤에 육박하고 있으며, 2027년에는 7.2억톤까지 증가할 것으로 전망된다. 하지만 중국, 인도 등 신흥국들은 능력 감축 요구에 강하게 반발하면서 과잉 설비 해결은 요원한 상황이다.

전 세계적인 공급과잉 심화와 함께, 국내는 수요 부진과 경쟁 심화로 인해 조강 생산량 7천만 톤 및 내수 철강수요 5천만톤 체제가 붕괴되고, 주요 철강기업의 수익성은 악화일로를 걷고 있다. 이는 수치로도 드러나고 있는데, 실제 국내 주요 철강사의 영업이익률은 2021년 13.9%에서 2023년 5.0%로 급감한 데 이어, 2024년 2.8%로 또다시 감소했다.

국내 주요 철강사 수익선 추이 2020년~2024년 차례로 영업이익, 영업이익률 순, 1.3조원(2.6%), 9.6조원(13.9%), 4.6조원(5.9%), 3.7조원(5.0%), 1.9조원(2.8%)

그러나 현 위기에 더해 보호주의, 수입재 범람, 탄소장벽이라는 당면한 3대 위협은 한국 철강산업의 미래에 더 큰 위기요인이 되고 있다.

먼저 미국, EU, 일본 등 주요 국가들은 관세조치, 지원정책 확대 등 보호주의 강화를 통해 자국 철강산업 경쟁력 제고에 적극 나서고 있다. 집권 2기를 맞은 미국 트럼프 대통령은 올해 3월부터 무역확장법 232조를 근거로 모든 수입산 철강과 알루미늄 제품을 비롯해 철강 2차 제품에 대해 예외 없이 25%의 관세를 부과하고 있다. EU도 철강 세이프가드 등 무역 방어 조치를 강화하는 한편, 청정에너지의 경제적 공급 등 철강 경쟁력 제고 정책을 추진하고 있다.

또한, 중국이 한국 등 무역장벽이 낮은 시장으로 저가 철강재를 집중 수출하면서 2024년 국내 철강 수입침투율(=수입/내수)은 28%로, 동북아 3국 중 가장 높은 수준(일본 11%, 중국 1%)을 기록하고 있다. 특히 중후판, 열연 등 중국산 수입재가 2020년 이후 큰 폭으로 증가함으로써 국내 철강산업 기반을 잠식하고 있는 상황이다.

아울러 높아지는 탄소장벽 아래 탈탄소 우위를 점하기 위한 주요 국가들의 정책경쟁이 본격화하면서 국내 철강산업이 탈탄소 경쟁에서 뒤쳐질 가능성도 커지고 있다. 주요 경쟁 업체들은 수소환원제철 기술개발, 전기로 도입 등 탄소저감 혁신기술 개발에 집중하고 있으며, 막대한 투자비가 투입되는 탈탄소 전환을 지원하기 위해 유럽, 일본 등 주요국들은 다양한 정책 지원과 함께 정부와 철강산업 간 긴밀한 공조를 추진하고 있다.

주요국들의 철강산업 경정력 강화 정책. 그린딜 연계 탈탄소화 기술, 설비투자 지원확대: EU 회원국 기여금 기반 예산으로 수소, 스크랩 등 실증 연구 및 데모 PJT 지원 회원국 상용 설비 재정지원 / 미국 IRA 하 수소 및 탄소포집 세액 공제 제공: 10년 내 청정수소 1kg 당 생산비 1달러 달성 위한 파격 지원, CCUS 세액공제 확대 / 일본 GX 전략 하 탈탄소 R&D 과제 및 설비투자 지원 철강 GI기금 통해 고로 수소취입 등 R&D 지원, 철강 GX 기금 통해 기업별 저탄소 상용설비 투자 지원, 저탄소 시장 창출 위한 친환경차에 탄소감축 강재 채택 시, 정부가 구매자에게 인센티브 제공

I 철강은 全 산업의 필수소재이자, 탈탄소 경제 전환의 Key Enabler

도널드 트럼프 미국 대통령은 지난 3월 의회 연설에서 “철강이 없다면 군대도 없고, 국가를 오래 유지할 수도 없을 것”이라고 하며 철강의 중요성을 강조했다. 철강은 방위 산업을 비롯해 교량·항만·전력 등 인프라, 자동차·조선·가전 등의 핵심 소재이며, 기간산업으로서 철강산업이 흔들리면 전방 산업 전체에 연쇄적으로 큰 영향을 미친다.

또한 전기차, 재생에너지, 수소 인프라 등의 필수 소재로서 탄소저감, 고품질 철강재의 안정적인 공급은 친환경 미래산업의 성장을 좌우하기 때문에 철강산업의 탈탄소 전환을 위한 혁신 기술개발이 필수적이다. 수소환원제철은 탄소저감 강재 생산을 위한 대표적인 혁신 기술이며, 포스코는 이를 위한 실증사업 및 상용화 기술 개발을 추진하고 있다.

I 철강산업의 ‘탈탄소’를 이끌 한국형 수소환원제철, 어디까지 왔나?

탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 수소환원제철 기술은 철강 업계의 탈탄소 해법으로 꼽히고 있으며, 수소환원제철은 국가 경제 및 안보 측면의 전략적 중요성을 인정받아 지난해 2월 국가전략기술로 지정되기도 했다. 포스코는 파이넥스(FINEX)의 유동환원로 기술을 기반으로 가루 상태의 철광석을 수소로 환원시킨 후, 전기용융로(ESF·Electric Smelting Furnace) 설비를 활용하여 쇳물을 제조하는 한국형 수소환원제철 공법인 하이렉스(HyREX·Hydrogen Reduction Ironmaking) 기술을 개발하고 있다.

▲ 포스코는 지난해 1월 26일 포항제철소에 수소환원제철 개발센터를 개소하고 2030년 수소환원제철 상용 기술 개발 완료를 목표로 연구개발을 지속하고 있다.

현재 LAB-scale의 기술개발과 실증설비 기본 설계(Basic Design)는 완료된 상태이며, 2030년까지 수소환원제철 기술 상용화를 목표로 국책과제와 연계한 ‘한국형 수소환원제철 실증사업’의 예비타당성 조사가 진행되고 있다. 상용 기술의 개발은 민간에서 할 수 있지만, 실제 상용화 설비로 전환하려면 설비 투자와 매몰 비용을 포함해 약 40조 원이라는 천문학적인 비용이 들어간다. 이 정도 규모의 투자를 기업 단독으로 결정하기에는 어려운 상황이다.

실증사업 규모만 해도 약 8850억 원(정부 38%, 민간 62%)에 달한다. 게다가 수소환원제철은 무탄소 에너지와 청정수소 의존도가 높아 국가 차원의 인프라가 제대로 갖춰지지 않으면 경제성을 도출하기가 어렵다.

▲ 탈탄소 철강산업의 핵심인 포스코 수소환원제철 기술 HyREX 공정의 특징을 시각적으로 형상화한 모형. 4기의 유동환원로 설비와 전기용융로 설비를 나타낸다.

그리고 탄소저감 제품에 대한 시장 수용성 확보도 시급히 해결해야 과제이다. 이를 위해 한국산 철강과 탄소저감 소재 사용을 확대하는 법제화와 정책 지원이 필요하다는 목소리가 커지고 있다.

따라서 수소환원제철로 완전히 전환하기 전까지 국가온실가스감축목표(NDC)*를 달성하려면, 기존 고로 공정에서 탈탄소 원료와 스크랩 사용을 늘리고, 전기로를 도입하는 등 ‘브릿지(Bridge) 기술’을 활용한 탄소 저감이 가장 현실적인 대안이라고 볼 수 있다.
* 국가온실가스감축목표(Nationally Determined Contribution·NDC) : 각 회원국이 온실가스 배출에 대한 책임과 역량을 고려해 자발적으로 얼마만큼의 온실가스 배출을 줄일 것인지를 유엔기후변화협약에 공식적으로 제출하는 계획.

I 수소환원제철 전환기를 대비하는 포스코그룹의 브릿지 기술

포스코는 현재 고로 기반의 철강 생산 공정에서 탄소배출을 줄이는 브릿지 기술로 수소환원제철 전환기를 대비하고 있다. 지난해 2월에는 약 6천억 원을 투자해 광양제철소 내 연산 250만 톤 규모의 대형 전기로 공장을 착공했으며, 이 공장은 내년에 준공되어 본격적인 가동에 들어갈 예정이다.

포스코는 전기로에서 생산한 쇳물을 바로 활용하거나 고로에서 생산한 쇳물과 혼합하는 용해스크랩 장입기술을 적용해 제품을 생산할 예정이다. 전기로를 조업하면서 발생하는 배가스는 스크랩 예열에 사용해 에너지 효율을 높일 계획이다. 전기로를 통해 연 250만 톤의 쇳물을 생산하면, 기존의 고로 방식 대비 연간 최대 약 350만 톤의 이산화탄소 감축 효과가 있을 것으로 기대하고 있다.

포스코는 기존 설비를 활용한 탈탄소 기술 개발(R&D)도 활발히 진행하고 있다. 이를 위해 HBI, 펠렛 등 탈탄소 원료 사용 및 고로 수소 취입기술 개발로 기존 고로에서 석탄 사용을 줄이고, 철스크랩 다량 사용을 위한 전로 HMR(Hot Metal Ratio)하향 및 상저취 전로 기술 개발과 CCUS(탄소포집·활용·저장) 기술 실증 등 다양한 노력을 하고 있다.

I 철강산업의 탈탄소 전환… 정부의 합리적 정책 지원이 절실

▲ 포항제철소 전경.

더 이상 탄소감축은 선택이 아닌 기업의 생존이 달린 문제이다. 포스코는 수소환원제철로 완전히 전환하기 전까지 국가 NDC 목표를 달성하면서도 철강산업의 경쟁력을 유지해야 하는 어려움에 처해 있다. 그러나 철강은 탈탄소 혁신 기술개발을 비롯한 무탄소 에너지 전환, 설비 전환 등 대규모 투자가 함께 이루어져야 하기 때문에, 단기간 내에 탈탄소 전환이 어려운 산업이다. 포스코는 이미 연간 수천억 원을 탄소감축에 투입하고 있으며, 앞으로도 NDC 달성을 위해 이를 지속적으로 확대할 전망이다.

현재 정부는 국내 배출권거래제 4기 진입(2026~2030년)을 위해 2024년 12월 기본계획 수립 후, 배출허용총량, 유·무상 할당비율 등을 포함한 상세 할당계획을 검토 중에 있다. 철강업계는 기존 3기 때 무상할당 100% 기조가 그대로 유지될 수 있도록 요청하고 있다.

중국, 일본 등은 철강업종에 대해 유상할당*을 적용하지 않거나 도입을 미루고 있는 상황이다. 유상할당을 확대하면 철강산업뿐만 아니라 자동차, 건설 등 연관 산업의 원가경쟁력이 악화할 우려가 크기 때문이다.
* 유상할당 : 배출권(온실가스 배출 허용량)을 돈을 내고 사서 할당 받는 것을 의미. 반대로 무상할당은 공짜로 배출권을 받는 것을 말한다.

또, 발전부문 유상할당 비율 확대로 인해 제조업의 전기 요금이 크게 오를 것으로 예상된다. 이에 따라 철강업 등 제조업의 간접비용 상승*이 우려된다. 이러한 상황에서는 탄소 감축 목표 달성을 위한 자체 투자비와 함께 추가 비용 부담이 가중될 것으로 예상되므로, 철강을 비롯한 산업계가 전기요금 상승에 따른 부담을 완화할 수 있도록 정부 차원의 지원 정책이 절실하다.
* 한국경제인협회(’25.4): 발전부문 유상할당 10%→50% 상향 시, 제조업 전체 5조원, 1차금속산업 3094억원 전기요금 상승 예상

배출권 할당량도 현실적으로 산정해야 한다. 자연재해, 설비보수 등으로 기준연도(배출권거래제 4기의 경우 2022년~2024년) 생산이 감소하면서 평균 배출량이 낮아져, 이 기준으로 할당량을 산정한다면 실제 감축 노력에도 불구하고 기업의 배출권 구매 부담이 과도하게 커질 우려가 있다. 생산량을 회복하는 경우에 추가 부담이 가중될 수 있으므로 기업 상황과 경쟁력을 반영한 현실적인 할당량 산정이 필요하다.

I 철강산업의 탈탄소 전환을 위한 세 가지 핵심 사항

최근 유럽에서 선도적으로 추진된 탈탄소 철강 프로젝트들의 잇따른 지연 사례는 기업의 기술개발 의지와 정부의 정책적 목표만으로는 실질적인 탈탄소 전환이 현실화하기 어렵다는 점을 시사한다. 글로벌 철강사 아르셀로미탈의 탈탄소 투자 공식 연기와 스웨덴 철강사 사브(SSAB)의 미국 내 HYBRIT 프로젝트 추진 철회는 시장의 불확실성, 청정수소 인프라 구축 지연과 높은 에너지 비용, 고금리 등의 제약이 산업 전환의 현실적 장애가 되고 있음을 보여주고 있다.

현재 국내 철강산업이 위기에 처한 상황에서 현실과 동떨어진 급진적인 탄소감축 요구는 철강산업뿐만 아니라 철강을 기초 소재로 하는 국가 제조업 전반의 경쟁력을 떨어뜨릴 우려가 있다. 일본의 GX와 같이 탈탄소 정책은 규제중심이 아닌 새로운 경제성장의 원동력과 산업경쟁력 확보라는 측면으로 접근해야 한다.

따라서 철강산업의 지속가능한 경쟁우위 확보를 위해서는 국가와 기업의 전향적인 협업(collaboration) 체제가 형성돼야 한다. 철강기업은 글로벌 요구 수준에 맞게 친환경 체질 혁신에 전력을 투구하는 한편, 정부는 ‘철강=안보’라는 관점에서 보다 세심하고 전폭적인 지원이 필요하다. 구체적으로 다음의 세 가지 지원책이 요구된다.

첫째는 ‘탄소 감축 목표 및 규제 합리화’이다. 여건을 종합적으로 고려한 합리적인 2035 국가 온실가스 감축 목표(NDC)의 수립과 함께 배출권거래제 4기(2026년~2030년)에도 무상할당 100% 유지가 필요하다.

둘째는 ‘탈탄소 친환경 생산체제 전환’을 위해 혁신적 탄소감축 기술에 대한 국가 R&D 개발, 기술 상용화, 운영 및 매몰비용 등 지원범위 확대와 함께 대기업/다배출 온실가스 감축시설 투자에 대한 세액공제가 확대돼야 한다.

이에 더해, 정부 공공조달 제도를 활용하여 탄소저감 강재에 대한 초기 시장 창출을 통해 수요 불확실성을 해소하고, 철강산업의 탄소감축 기술 개발이 지속될 수 있는 선순환 체계를 구축해야 한다. 아울러, 철강사의 탄소감축 비용이 공급망 전반에 걸쳐 정부·수요기업 등과 공동 분담하는 방식도 함께 고려돼야 한다.

마지막으로 ‘청정에너지 인프라 조성’ 측면에서 경제적인 대규모 청정수소와 무탄소 에너지 공급 인프라 확대가 필수적이다. 전력망과 같이 정부 주도로 대규모 청정수소 공급망 및 산업 공동 사용이 가능한 대용량 무탄소에너지 기반 시설 구축이 필요하다.

글로벌 경기 둔화와 에너지·기후 이슈 등 복합적인 불확실성이 가중되는 가운데, 국내 철강산업은 생존과 탈탄소 전환이라는 이중 과제에 직면해 있다. 이러한 도전적 상황을 슬기롭게 해결하기 위해서는, 철강산업 경쟁력 강화와 탄소중립 전환을 함께 뒷받침할 수 있는 철강산업 육성 특별법 제정을 통해, 정부가 관련 규제 체계와 산업 육성, 에너지 인프라 구축 전략 간 조율을 바탕으로 효율적이고 일관된 정책 뒷받침이 이루어져야 한다.

POSRI 철강연구센터장 박용삼/박용삼 철강연구센터장은 한국과학기술원에서 경영공항 박사 학위를 취득하였고, 한국 전자통신연구원을 거쳐 2001년부터 POSRI에 재직 중이다. 기업시민연구실장, ESG 경영연구실장, 철강연구실장 등을 역임했다. 중앙일보 이코노미스트지에 신사업 전략, 게임이론, 미래사업 트렌드 관련 칼럽을 수년에 걸쳐 연재했으며, 다수의 POSRI 이슈리포트를 발표했다.

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