포스코, 최첨단 철강소재로 ‘수소경제 활성화’ 앞장

[뉴스토마토 채명석 기자] 포스코가 최첨단 신기술로 무장한 철강제품을 앞세워 알루미늄, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등 철의 영역을 침범해오는 대체소재의 확산을 막고 친환경 소재 상용화를 통해 수소 경제 활성화에 앞장서고 있다.

 

포스코는 철강제품의 생산과 사용, 폐기 그리고 재활용까지 제품의 전생에 걸친 친환경성 측면인 라이프 사이클 어세스먼트(LCA)의 관점을 중요시 하고 있다. 최근 탄소섬유, 플라스틱, 알루미늄 등 철강소재를 대체하는 다양한 소재가 사용되고 있지만 LCA 관점에서 보면 철강의 친환경성에 대한 다양한 경쟁력이 부각된다.

 

철강을 생산할 때는 철광석과 석탄, 전기 등의 다양한 자원과 많은 에너지가 필요하지만 그 과정에서 생성되는 부산물의 재활용, 최첨단 철강소재를 사용한 제품의 에너지효율 증대 및 철강의 재활용성 등 전체 라이프사이클을 감안하면 철강 제품이 더욱 친환경적이라는 것을 알 수 있다.

 

철강은 자동차, 선박, 건축물 등에 사용되는 가장 기초적인 전통소재로서 가공성·용접성이 뛰어나고 경제적이며, 도금을 통해 녹발생을 쉽게 방지할 수 있어 우리 생활에 밀접한 여러 제품 생산에 최적의 소재이고 재활용이 쉬운 친환경 소재이다.

 

예를 들어 포스코의 최첨단 철강소재인 ‘기가스틸’을 적용해 차량의 무게가 더욱 가벼워져서 연비가 개선되거나 이산화탄소 배출을 줄일 수 있고, 포스코가 세계 최초로 개발해 상용화한 Poss470FC는 향후 친환경차로 각광을 받고 있는 수소전기차의 높은 제조원가의 장벽을 낮춤으로써 수소전기차 보급 및 확대에 크게 기여할 것으로 전망된다. 또한 Hyper NO. 전기강판을 적용한 전기모터를 사용해 에너지효율이 높아진다면 LCA 관점에서는 더욱 경쟁력이 높은 것이다.

 

서울 대치동 포스코센터에 마련된 스틸갤러리에 다양한 기가스틸이 접목된 전기자동차 차체가 전시되어 있다. 사진/포스코

 

‘Poss470FC’는 수소전기차의 핵심부품인 금속분리판 소재에 사용되는 고내식·고전도 스테인리스강이다. 통상 철강 소재가 강도와 연성을 동시에 구현하는 것이 어렵듯이 금속분리판의 내식성과 전도성의 확보는 상충되는 특성으로 인해 동시에 구현하기가 힘든 문제가 있었다. 포스코는 세계 최초로 초고내식 특성을 갖는 스테인리스강 Poss470FC를 개발했을 뿐만 아니라, 높은 비용의 복잡한 코팅공정 없어도 우수한 내부식성 및 높은 전기전도성을 보유한 핵심 제조공정 기술을 개발했다. 지난 2006년부터 수소전기차용 금속분리판 소재개발 프로젝트를 추진, 2010년부터는 현대자동차와 공동으로 부품개발을 진행해 왔으며 2018년부터는 현대차의 양산 수소전기차 모델에 포스코 Poss470FC강을 적용하고 있다.

 

Poss470FC는 현대차 및 국내 연구기관의 내부식성, 전기전도성, 연료전지 내구성능에 관한 기초물성, 실차 내구성능 평가에서도 미국 에너지성(DOE)에서 2020년 수소전기차 상용화 목표를 상회하는 성능을 보였으며 장기 내구성(수송용 8000시간, 건물용 2만5000시간 이상)과 실차 내구성능(가혹 내구성능 포함)에서도 우수성이 검증됐다. 지난해 5월에는 국제 스테인리스강 협회(ISSF)에서 선정하는 신기술상(New Technology Award) 부문에서 국제적으로 혁신적인 소재로 평가를 받아 금상을 수상하여 기술력을 인정받기도 했다.

 

수소전기차는 엔진격인 고분자 연료전지(PEMFC)가 수백장 적층된 연료전지 스택(Stack)에서 전기화학적 반응에 의하여 전기가 발생한다. 금속분리판은 연료전지 스택 내에서 전지 반응을 위한 △수소가스의 공급 통로 △발생한 전기를 집적하는 집전체 △연료전지 스택의 강성을 부여하는 핵심 역할을 한다.

 

자동차업계는 수소전기차 초기 개발단계에서는 카본계 분리판 소재를 사용하였으나, 충격에 약한 단점과 경량화 및 소형화의 한계로 인하여 금속분리판으로 전환이 이루어졌다. 그러나 기존 금속분리판은 금속 소재에 높은 내부식성 및 전기전도성을 부여하기 위해 금속분리판에 금이나 카본물질, 질화물 등의 코팅을 하다 보니 제조공정이 복잡해지고, 원가가 상승하는 문제, 대량 생산시 금속분리판 성능의 균일성 확보에 한계가 있어 수소전기차 상용화에 가장 큰 걸림돌로 여겨지고 있었다.

 

포스코 관계자는 “회사가 세계 최초로 개발해 상용화한 Poss470FC는 향후 친환경차로 각광을 받고 있는 수소전기차의 높은 제조원가의 장벽을 낮춤으로써 수소전기차 보급 및 확대에 크게 기여할 것으로 전망된다”고 말했다.

 

채명석 기자 [e-mail]