[현장] LNG 탱크 늘리고 반도체용 희귀가스 뽑고, 광양 금호도서 무르익는 포스코그룹의 에너지 사업

[광양(전남)=비즈니스포스트] "광양만은 백악기 충적세 지형으로 단층이 없어 지진이 발생하지 않는 지형입니다. 조수 간만의 차도 크지 않고, 섬으로 둘러싸여 큰 파도가 일지 않아 LNG터미널로서는 최적의 입지 요건을 갖추고 있습니다."

지난 2일 전남 광양시 포스코인터내셔널 LNG 2터미널 현장을 안내한 서기식 포스코인터내셔널 터미널건설추진반장은 이같이 말했다.

포스코그룹은 철강, 2차전지 소재에 이어 에너지를 3대 핵심 사업 중 하나로 키우고 있다. 그룹 에너지 사업의 중심에 선 포스코인터내셔널은 가스전 탐사·개발·생산 등 업스트림(상류), 운송·저장·트레이딩 등 미들스트림(중류), LNG 발전·급유(벙커링) 등 다운스트림(하류)을 아우르는 LNG 사업 가치사슬을 구축하고 있다.

포스코인터내셔널은 가파르게 성장하는 글로벌 LNG 수요에 대응해 가스전 추가 개발, 저장탱크 신설, 발전설비 확충 등을 추진할 계획이다. 이에 따라 회사의 LNG 사업 핵심 인프라인 광양 LNG터미널의 역할은 한층 커질 전망이다.

지난 2일 광양 금호도 동남쪽 해안가에 자리한 포스코인터내셔널 LNG터미널을 찾아 10일 개소하는 제7·8호 LNG 저장탱크와 해상 접안시설을 미리 살펴봤다.

광양 LNG터미널은 2005년 제1·2호 저장탱크 준공 이후 시설을 꾸준히 확장해 왔다. 현재 60만8000㎡ 부지에 1터미널(제1~6호 저장탱크, LPG 저장탱크), 2터미널(제7·8호 저장탱크, 향후 12호까지 계획), LNG운반선 접안시설, LNG급유선 접안시설 등이 들어서 있다. 현재까지 누적 투자비용은 약 2조 원에 달한다.

7·8호 저장탱크는 지름 84미터, 높이 55m의 거대한 원통형 구조물이다. 1기당 LNG를 최대 20만킬로리터(kl) 저장할 수 있다. 두 저장탱크가 추가되면서 전체 터미널 저장용량은 기존 93만 킬로리터(kl)에서 133만kl로 크게 늘었다.

서 반장은 "저장탱크는 두께 50~75cm의 콘크리트로 둘러싸여 있다"며 "진도 6.8 지진에도 견딜 수 있고, 북한이 보유한 웬만한 미사일 공격에도 파괴되지 않는 방호력을 갖췄다"고 설명했다.

특히 5~8호 저장탱크에는 포스코가 자체 개발한 고망간강(망간 22.5%~25.5% 비율로 첨가한 철)이 적용됐다. 고망간강은 기존 1~4호에 사용된 9% 니켈강(니켈 첨가량 9%)과 비교해 강도와 내구성 등 물성이 비슷하면서도 가격은 약 30% 저렴하다.

장인화 포스코그룹 회장이 포스코 기술투자본부장 부사장으로 재직하던 2017년 광양 LNG터미널 신규 저장탱크에 고망간강 적용을 주도했다고 회사 측은 설명했다. LNG를 싣고 광양만에 진입한 LNG운반선은 육지에서 약 780m 떨어진 해상 접안시설에 정박해 LNG를 하역한다. 육지와 가까울수록 경제적이지만, 대형 LNG운반선의 정박에 필요한 최소 수심인 14m를 확보하려면 해상 접안시설이 비용과 안정성 측면에서 효율적이라는 설명이다.

접안시설 곳곳에는 LNG의 극저온을 실감할 수 있는 흔적이 남아 있었다. 단열 처리되지 않은 배관에는 굵은 성에가 맺혀 있었다. 섭씨 영하 162도의 LNG가 흐르는 배관이다. 실제 LNG 하역 작업 중에는 배관에 닿은 수분이 순식간에 얼어붙어 눈처럼 흩날린다고 한다.

또 선박이 접안했다고 곧바로 LNG를 하역할 수 있는 것은 아니다. 선박 탱크의 배출구와 연결하는 하역암(Loading Arm)이 급격한 온도 변화로 파손되지 않도록 서서히 냉각해야 하기 때문이다. 하역에 드는 총 소요시간은 통상 30시간인데 실제 연료가 배관을 통해 이동하는 시간은 10시간 남짓에 불과하다.

접안시설에는 최대 27만㎥급 LNG운반선이 정박할 수 있다. 현재 글로벌 LNG운반선에서 가장 널리 쓰이는 규격은 17만4천㎥지만, 최대 27만㎥급 LNG운반선(Q-max급)의 상용화 추세까지 고려한 설계다.

또 2만㎥급 LNG급유선이 접안할 수 있는 부두도 마련됐다. 포스코그룹은 2027년 2분기부터 인근 항만이나 선박에 LNG를 공급하는 벙커링 사업을 시작할 계획이다.

서 반장은 "포스코인터내셔널 광양 1·2 LNG터미널을 합쳐 전 국민이 40일간 쓸 수 있는 LNG 저장용량을 갖추게 된다"며 "중동 사태로 에너지 수급 안정성이 중요해졌는데, 2022년 북미에서 장기 구매 계약을 체결한 LNG가 11월 중 처음 광양 LNG터미널에 들어오면서 공급망 다변화에도 기여할 것"이라고 말했다. LNG터미널을 둘러본 후 이곳에서 북동쪽으로 약 900m 떨어진 곳에 위치한 포스코에어솔루션 사업장을 찾았다.

지난 2024년 8월 설립된 포스코에어솔루션은 인근 제철소 산소공장(제철공정용 산소를 제조하는 곳)에서 부산물로 발생하는 ‘크루드 가스(Crude gas)’에서 제논(Xe), 크립톤(Kr), 네온(Ne), 헬륨(He) 등 반도체 공정과 우주항공 분야에 쓰이는 희귀가스를 추출한다.

회사는 지난 6월 연산 13만 노말㎥(1기압·0도씨에서의 부피) 규모의 희귀가스 생산공장 가동을 시작했다. 연간 생산능력은 제논 3000㎥(입방미터), 크립톤 2만7천㎥, 네온 9만5천㎥, 헬륨 2만8천㎥ 등이다.

이는 국내 연간 희귀가스 수요의 절반 수준이다. 포스코그룹은 새로운 수익원을 확보하는 동시에 그동안 수입에 의존했던 희귀가스 공급망 안정화에도 기여할 것으로 기대하고 있다.

희귀가스 생산공정의 핵심은 원료인 ‘크루드 가스’에서 탄소계 불순물을 제거하고 각 원소를 분리하는 것이다. 촉매반응과 흡착반응으로 불순물을 걸러낸 혼합가스를 증류탑에서 냉각해 제논·크립톤과 네온·헬륨을 분리한다.

원리는 각 원소의 끓는점 차이를 이용하는 것이다. 말은 간단하지만 공기 분자 1억 개 중 단 8~9개만 존재하는 희귀물질을 추출하는 고난도 기술이다.

배상복 포스코에어솔루션 생산부리더는 "제논·크립톤의 액화점은 섭씨 영하 100~150도 사이인 반면, 네온과 헬륨은 영하 250도의 극초저온 환경에서 분리할 수 있어 공정 난이도가 상대적으로 높다"고 설명했다.

생산된 희귀가스는 전용 용기에 담겨 고객사로 납품된다. 널리 쓰이는 무게 47kg 규격의 용기에는 제논 기준 55kg을 담을 수 있다. 현물시세에 따라 달라지지만 1통 가격은 통상 수억 원을 호가한다.

공장 내부 공정 제어실에서는 희귀가스 생산의 핵심인 온도관리가 이뤄지고 있었다. 직원들은 돌발 상황에 대비해 모니터에서 눈을 떼지 않은 채 공정 상태를 살피고 있었다.

생산된 희귀가스의 순도를 측정하는 분석실에서는 ‘클린룸 10(청정도를 측정하는 기준 가운데 최고 등급. 공기 1세제곱피트(약 28.3리터)당 0.5마이크로미터(μm) 크기의 미세먼지·입자가 10개 미만 수준)’이 상시 유지된다.

배 리더는 "반도체용으로 사용하려면 제논의 경우 순도 99.999%(Five-Nine) 조건을 충족해야 한다"며 "현재 수율(정품 비율)은 90%로 빠르게 높아진 상태"라고 말했다. 신재희 기자