[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 포스코가 광양제철소에서 '탄소를 줄인 쇳물'을 실제 자동차 외판용 강판으로 연결하는 생산체계를 구축하고 있다. 스크랩(고철)을 전기로에서 녹여 탄소 배출을 낮춘 쇳물을 만들고, 이를 바로 활용하거나 고로에서 생산한 쇳물과 섞어 품질을 보완한 뒤, 8CGL(Continuous Galvanizing Line·연속용융아연도금라인)과 연계해 자동차 외판용 강판으로 마감하는 방식이다.

쉽게 말하면, 전기로는 저탄소 쇳물의 출발점, 합탕은 품질을 맞추는 공정, 8CGL은 자동차 외판용 도금강판을 생산하는 핵심 후공정 설비다. 포스코의 과제는 전기로를 돌리는 데 있지 않다. 스크랩을 원료로 쓰면서도 기존 고로재와 동등한 수준의 표면 품질과 성형성, 내식성을 갖춘 자동차강판을 안정적으로 만드는 데 있다.

포스코의 탈탄소 전략은 고로를 전기로로 단번에 바꾸는 방식과는 거리가 있다. 단기적으로는 광양 전기로와 합탕 기술, 자동차강판 후공정을 통해 저탄소 제품을 시장에 공급하고, 중장기적으로는 포항의 수소환원제철 'HyREX'로 철광석 환원 단계의 탄소까지 줄이겠다는 구상이다.

◆ 스크랩부터 자동차 외판까지…전기로만으로는 안 되는 이유

포스코가 광양에 구축하는 저탄소 자동차강판 생산체계는 일반적으로 '스크랩 선별→전기로 용해→쇳물 활용 또는 고로 쇳물과 합탕→정련·연주·압연→8CGL 도금·열처리→자동차 외판 공급'으로 이어진다. 다만 제품과 강종에 따라 전기로 쇳물의 활용 방식과 합탕 조건은 달라질 수 있다.

포스코는 지난 6월 광양제철소에 약 6000억원을 투입해 연산 250만t 규모의 대형 전기로를 준공했다. 2024년 2월 착공 뒤 약 2년 4개월 만이며, 단일 설비 기준 국내 최대 규모다. 고로 대비 조강 기준 탄소배출량을 약 75% 줄일 수 있다는 게 포스코 설명이다.

전기로는 철스크랩을 녹여 쇳물을 만든다. 철광석을 고로에서 환원하는 공정이 없기 때문에 탄소 감축에 유리하다. 그러나 전기로가 곧바로 고급 자동차강판 생산체계가 되는 것은 아니다. 스크랩에는 구리(Cu), 주석(Sn), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등 잔류원소가 포함될 수 있다. 특히 구리와 주석은 철강 제조 과정에서 쉽게 제거되지 않는 '트램프 엘리먼트'로 꼽힌다.

잔류원소가 높아지면 강재의 가공성과 표면 품질 등에 영향을 줄 수 있다. 자동차 외판은 작은 흠집이나 표면 불균일도 허용하기 어려운 만큼 원료 단계부터 성분 관리가 중요하다.

전기로 자동차강판의 첫 번째 기술이 '무엇을 얼마나 녹일 것인가'인 이유다. 포스코는 스크랩의 선별·분류와 2차 정련에서 성분을 정밀하게 제어하는 기술을 개발하고 있다.

◆ 전기로 쇳물과 고로 쇳물의 합탕…탄소와 품질 사이의 '기술'

포스코가 전기로 쇳물과 고로에서 생산한 쇳물을 혼합하는 합탕 기술을 강조하는 이유도 전기로 기반 소재의 품질을 고로 수준으로 끌어올리기 위해서다.

합탕은 전기로 쇳물에 고로 쇳물을 단순히 섞는 데 그치지 않는다. 목표 강종에 맞춰 주요 성분을 조정하고 후속 정련을 통해 황·질소·산소와 비금속 개재물 등을 관리한다. 전기로 원료에서 유입될 수 있는 잔류원소의 영향을 줄이는 것도 중요한 과제다.

전기로 쇳물의 비중을 높이면 탄소 감축 효과는 커질 수 있다. 반면 스크랩 유래 잔류원소의 영향이 커질 수 있어 고급강 품질 관리가 중요해진다. 고로 쇳물의 비중을 높이면 품질 관리에는 유리하지만, 탄소감축 효과는 줄어들 수 있다.

합탕 기술의 핵심은 제품별로 탄소감축과 품질 사이의 최적점을 찾는 것이다. 자동차 외판은 성형성과 도장성, 표면 품질이 핵심이고, 전기강판은 규소 함량과 결정 조직, 철손과 자성이 중요하다.

포스코는 스크랩 선별·분류와 정련 과정의 성분 제어 기술을 고도화해 오는 2030년까지 자동차강판과 전기강판을 양산하겠다는 목표를 제시했다.

◆ 연주·압연·소둔이 품질을 결정한다

합탕과 정련을 거친 쇳물은 연속주조를 통해 슬래브로 고체화된다. 이후 열간 압연과 산세, 냉간 압연을 거쳐 자동차용 냉연강판으로 가공된다.

자동차 외판은 프레스에서 복잡한 곡면으로 성형되는 만큼 강도와 연신율, 표면 품질을 정밀하게 관리해야 한다. 냉연 뒤 소둔 공정에서는 열처리를 통해 강판의 결정 조직과 기계적 특성을 조정해 목표 강도와 성형성을 맞춘다.

전기로 기반 소재는 스크랩 구성에 따라 성분 편차가 발생할 수 있는 만큼 전기로 출강 성분부터 합탕, 정련, 연주, 압연, 소둔까지 공정 데이터를 연결해 관리하는 것이 중요하다. 원료 조합과 공정 조건이 최종 강판의 품질에 미치는 영향을 추적할 수 있어야 하기 때문이다. 

peoplekim@newspim.com