일본제철이 수소환원제철의 상업화 과정에서 중요한 기술적 성과를 발표했다. 회사는 2026년 11월 4일 저품위 철광석을 원료로 사용하고 수소를 환원제로 100% 투입하는 시험에서 300시간 이상 연속조업에 성공했으며 누적 1,000톤 이상의 직접환원철(DRI)을 생산했다고 밝혔다. 이번 성과의 산업적 의미는 수소 사용 자체보다 저품위 철광석을 안정적으로 환원했다는 점에 있다.
1,000톤 누적 생산과 300시간 연속조업
| 항목 | 시험 결과 및 계획 |
|---|---|
| 시험 장소 | 일본제철 하사키 연구개발센터 |
| 시험설비 | 샤프트형 직접환원로, 높이 약 60m |
| 설계 생산능력 | 시간당 약 1톤 |
| 운전 개시 | 2026년 3월 |
| 원료 | 저품위 철광석 펠릿 |
| 환원제 | 수소 100% |
| 연속조업 | 300시간 이상 |
| 누적 DRI 생산량 | 1,000톤 이상 |
| 규모 확대 개발 | 2027년도부터 추진 계획 |
| 실용화 기술 확립 목표 | 2040년 전후 |
자료: 일본제철, 2026년 11월 4일 공식 발표. 누적 1,000톤은 총 시험생산 실적이며 300시간 동안만 생산한 물량으로 해석해서는 안 된다.
기술적 난관은 열관리와 원료 분화
수소만으로 산화철을 환원할 때는 열을 흡수하는 반응 때문에 환원로 내부 온도가 낮아지기 쉽다. 열관리가 불안정하면 환원반응과 생산성이 영향을 받을 수 있다. 저품위 철광석은 환원 과정에서 부서지는 현상도 일어나기 쉬워 환원가스의 통과를 방해할 수 있다.
일본제철은 열 보상과 분화 억제 조업기술을 적용해 이 같은 과제를 해결하는 시험을 진행했다. 300시간 이상 연속 운전은 안정적인 조업 가능성을 뒷받침하지만, 상업설비의 장기 가동률이나 생산원가가 확정됐음을 뜻하지는 않는다.
고품위광 의존도 완화가 더 큰 산업적 의미
기존 직접환원공정에서는 불순물이 적은 고품위 철광석을 주로 활용해 왔다. 앞으로 수소환원 설비가 확대되면 고품위 펠릿 확보 경쟁이 심해질 가능성이 있다. 반대로 공급이 풍부한 저품위 원료를 활용할 수 있다면 원료의 선택 범위가 넓어진다.
이는 광산업체와 제철소 모두에 영향을 줄 수 있다. 제철소는 특정 고품위광에 대한 의존을 줄일 여지를 얻고, 광산업체는 품위별 수요구조 변화에 대응해야 할 수 있다. 다만 저품위광의 불순물 처리와 후속 제강공정의 품질 요구를 해결해야 하므로 기술 실증만으로 원가 경쟁력을 단정할 수 없다.
DRI와 전기로의 연결 가능성
DRI는 철스크랩을 보완하거나 대체하는 철원으로 활용할 수 있다. 고급강을 생산하는 전기로 제강사는 스크랩의 잔류원소와 성분 변동을 관리해야 하므로 안정적인 DRI 공급이 중요해질 수 있다. 일본제철은 고로 내 수소환원, 수소 직접환원, 대형 전기로 고급강 제조라는 복수의 탈탄소 기술경로를 개발 중이다.
원료와 전력, 수소의 공급 여건은 국가마다 다르다. 한국 철강사 역시 특정 기술이 기술적으로 성공했는지만 볼 것이 아니라 실제 원료 조달, 수소 가격, 전력 및 후속 제강의 통합 원가를 비교해야 한다.
상업화까지 남은 검증
이번 시험로의 설계능력은 시간당 약 1톤이다. 실제 대형 상업설비로 확대할 때 동일한 환원 안정성과 원료 처리능력, 수소 소비 효율을 유지할 수 있는지는 별도로 입증해야 한다. 회사는 2027년도부터 규모 확대 개발에 착수하고 2040년 전후 실용화 기술 확립을 목표로 하고 있다.
철강정보원 분석: 수소환원제철의 경쟁은 수소를 사용하는 최초의 설비가 무엇인가를 넘어 어느 기업이 다양한 품위의 철광석을 안정적이고 경제적으로 활용할 수 있는가로 발전할 수 있다. 이번 실증은 그 가능성을 보여줬지만 상업화 비용을 입증한 단계는 아니다.
자료: 일본제철, 2026년 11월 4일 공식 발표 및 산업 기술자료 종합.