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일본제철, 저품위 철광석 수소환원 1,000톤 돌파…원료 제약 극복의 첫 관문

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.

수소 배관과 샤프트형 환원로를 갖춘 차세대 직접환원철 시험설비

1,000톤 누적 생산과 300시간 연속조업

항목시험 결과 및 계획
시험 장소일본제철 하사키 연구개발센터
시험설비샤프트형 직접환원로, 높이 약 60m
설계 생산능력시간당 약 1톤
운전 개시2026년 3월
원료저품위 철광석 펠릿
환원제수소 100%
연속조업300시간 이상
누적 DRI 생산량1,000톤 이상
규모 확대 개발2027년도부터 추진 계획
실용화 기술 확립 목표2040년 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.

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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.

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