[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = 세계적인 철강 수요 감소에 코로나19까지 겹쳐 극심한 부진을 겪고 있는 철강 업계가 전기차와 수소차 등 새로운 모빌리티 시대를 위한 '담금질'을 이어가고 있다.

포스코는 자동차 강판 외에도 그룹 차원에서 새로운 철강 제품과 신소재 등을 준비하는가 하면, 현대제철은 수소생산을 중심으로 한 수소경제에 방점을 찍었다. 단일 제철소 기준 현대제철 당진제철소의 수소생산 능력은 국내 최대 규모다. 

 ◆ 포스코, 금속분리판 넥쏘 수소차에 공급...계열사도 '속도'

4일 업계에 따르면 철강 맏형인 포스코는 그룹은 물론 계열사까지 새 모빌리티 시대에 속도를 내고 있다.

포스코는 전기차, 수소차, 자율주행차 등 자동차의 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 기가스틸과 전기모터의 효율성을 한층 개선할 수 있는 전기강판인 하이퍼노(Hyper NO) 등 미래차 소재 개발에 주력하고 있다.

대표적인 제품은 바로 기가스틸이다. 제너럴모터스(GM)의 글로벌 전략 차종으로, 한국지엠(GM)이 개발·연구해 국내 판매와 함께 수출 중인 소형 SUV 쉐보레 트레일블레이저에 기가스틸이 적용됐다.

서울 강남구 대치동 포스코센터 [사진=이형석 사진기자]

기가스틸은 일반 강판보다 강도가 2배 이상 높은 초고장력강판(AHSS)이다. 가로 10㎝, 세로 15㎝ 크기의 기가스틸이 1톤(t)가량의 소형차 1500대를 올려놓아도 견딜 수 있다. 무게로는 무려 25t을 견딜 만큼 단단하다.

기가스틸은 알루미늄, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등 경쟁 소재보다 더 강하면서도 무게가 10% 이상 가볍다. 이를 통해 차체 무게를 줄일 수 있기 때문에 동력 성능 향상과 고연비를 기대할 수 있다.

이와 함께 전기차용 하이퍼노 전기강판은 전기모터의 효율을 높였다는 평가를 받고 있다. 전기에너지가 회전에너지로 바뀌는 과정에서 발생되는 마찰 등 에너지 손실을 낮춘 것과 동시에 효율성을 높였기 때문이다.

내연기관의 엔진에 해당되는 전기모터는 용접 등 기존 방식으로 제조 시 전기강판 표면에 손상을 주거나, 자기적 특성의 손실을 유발하게 되는데, 이를 포스코가 새로운 접착 방식을 도입해 에너지 손실을 30% 이상 줄인 것이다.

포스코는 그룹사인 포스코인터내셔널을 통해 전기차 모터의 핵심인 모터코어를 공급하고, 포스코케미칼은 2차 전지의 핵심 소재인 양극재와 음극재 공급을 추진하는 등 미래차를 구성하는 필수적인 요소들을 모두 공급할 수 있는 능력을 확보해나가고 있다.

이에 따라 포스코케미칼은 1회 충전시 주행거리 600km 달성을 위해 에너지 밀도를 높이면서도 원가를 낮춰 경제성을 확보할 수 있는 하이(High)니켈 기반의 양극재 개발과 충전 시간을 약 10분으로 줄일 수 있는 인조흑연 음극재 등 차세대 제품 개발에 박차를 가하고 있다.

포스코는 수소전기차의 핵심 부품인 금속분리판 소재에 사용되는 스테인리스강 '포스(Poss)470FC'를 세계 최초로 독자 개발, 2018년 상용화에 성공해 현대차 넥쏘수소차에 공급 중이다.

포스470FC는 금속분리판 소재에 사용되며 기존 코팅 방식과 비교해 부피와 무게, 원가 등을 낮추면서도, 특수 표면 처리를 통해 전기전도성과 내부식성을 높인 게 특징이다.

[서울=뉴스핌] 김기락 기자 = <현대제철 제1고로 [사진=현대제철] 2020.03.25 peoplekim@newspim.com

 ◆ 당진제철소, 수소차 1만7000대분 수소생산 

현대차그룹 핵심 계열사인 현대제철은 수소에너지 부문 투자를 통해 수소사회 핵심 기업으로 도약을 준비하고 있다.

현대제철은 현대차그룹의 '수소연료전지차 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 비전 2030'에 발맞춰 당진제철소의 철강 생산 과정에서 발생하는 부생가스를 재활용해 수소전기차와 발전 분야 등에 수소를 공급 중이다.

현대제철 수소공장은 거대한 '수소필터'로 불린다. 고로에서 쇳물을 만들려면 반드시 코크스(석탄 가루를 고열 처리해 만든 덩어리)가 필요한데 이 코크스의 제조와 연소 과정에서 발생하는 필수 부산물이 코크스 가스다. 이 가스는 대부분 수소와 타르, 황, 벤젠 등으로 구성되는데 수소공장은 이를 걸러내 수소로 만든다.

이렇게 만든 수소의 순도는 99.999%. 수소 중의 수소로 불리는 일명 '파이브나인(Five 9)'이다. 당진제철소 수소공장은 현재 연간 3500톤의 수소를 생산하고 있다.

넥쏘수소차의 경우 1회 6.33kg의 수소를 충전해 609km를 주행할 수 있는데 넥쏘수소차 기준 연간 2만km씩 주행 시 1만7000대가 쓸 수 있는 규모다. 이 같은 수소 생산능력은 국내 단일제철소 기준으로 최대다.

현대제철 관계자는 "제철소에서 공업용 용도로 사용되는 수소의 순도는 99.9%만 돼도 충분하다"며 "하지만 민감한 수소전기차의 연료원으로 사용하려면 파이브나인의 까다로운 조건을 맞춰야 한다"고 말했다.

현대제철 수소 사업은 수소 생산 외에도 수소공장 옆에 지난해 3월부터 가동한 연 1만6000대 규모의 수소전기차용 금속분리판 생산공장을 운영하고 있다.

금속분리판이란 외부에서 공급된 수소와 산소가 섞이지 않고 각 전극 내부로 균일하게 공급되도록 해주는 부품이다. 전극반응에서 생성된 물을 외부로 원활하게 배출시키는 역할도 한다. 이 금속분리판은 전극막접합체(MEA)와 함께 수소전기차용 연료전지의 핵심 기술이다.

현대제철은 2014년 수소공장을 짓기 시작해 2016년 1월 상업생산에 나섰다. 현대차그룹이 세계 최초의 양산형 수소전기차 투싼 FCEV를 선보인 것이 2013년, 수소전기차 전용 플랫폼으로 넥쏘 양산을 시작한 시기가 2018년인 것을 감안하면 현대차그룹의 수소경제를 현대제철이 시작부터 이끈 셈이다.

그룹 관계자는 "현대차그룹은 수소전기차용 연료전지 양대 기술인 금속분리판과 MEA 모두를 독자 개발했다"며 "현재 금속분리판 공장 설비는 100% 국산화를 끝낸 상태이며 설계부터 생산까지 모두 국내 기술로 실현 가능하다"고 설명했다. 

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