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2050 탄소중립을 위한 국내 시멘트 산업의 과제

김진만 공주대학교 교수(시멘트 그린뉴딜위원회 위원장) 2021.03.05
김진만 공주대학교 교수(시멘트 그린뉴딜위원회 위원장)
김진만 공주대학교 교수(시멘트 그린뉴딜위원회 위원장)

기후변화를 막기 위한 세계적인 노력

현재 지구문명은 지구온난화를 일으키는 탄소와 힘든 싸움을 하고 있다. 얻기 쉬운 화석에너지에 의존하고 있는 인류 문명은 그 사용으로부터 배출되는 이산화탄소에 의해 지구 온도 상승이라는 매우 큰 위기에 봉착했다.

UN의 보고에 의하면, 현재 인류가 배출하는 탄소의 양은 연간 500억톤이며, 현재의 추세가 계속되면 2030년에는 600억톤을 넘어설 것으로 예측하고 있다. 2030년에 지구의 온도 상승을 2℃ 이하로 유지하기 위해서는 탄소 배출량을 400억톤 정도로 유지해야 하는데, 이는 50억톤의 각국의 자발적 감축량 보다 150억톤을 더 감축해야 한다는 것을 의미한다.

탄소 중립에 가장 앞서가는 유럽에서는 1990년부터 탄소 배출 감소를 위해 노력해왔고 현재는 어느 정도 성과를 내고 있지만, 이러한 노력을 좀 더 조직적이고 대규모로 진행하기 위해 2019년 12월에 유럽그린딜(European Green Deal)을 발표하게 된다. 이 정책의 목표는 1990년 기준으로 2030년까지 탄소배출량을 40% 감축하며, 2050년에는 탄소 순배출량을 제로로 만드는 탄소중립을 달성하는 것이다. 이를 위해 에너지, 건물, 산업, 교통, 농축산 각 분야마다 구체적 목표를 설정하여 강력히 추진하고 있다. 

한편 우리나라는 2016년에 2030년의 BAU(Business As Usual) 대비 37% 삭감이라는 목표치를 UN에 제출해 각국의 비난을 받은 바 있다. 하지만, 2020년 7월에 한국판 뉴딜을 발표해 그린뉴딜을 핵심 국정목표로 설정했고 10월에는 탄소중립 선언을 했다. 탄소중립 실현 목표연도는 다른 국가들과 같이 2050년으로 했고, 2030년 감축목표를 2017년 배출량인 7.1억톤을 기준으로 24.4%(1억7000만톤)로 설정하고, 전력, 산업, 건물, 수송, 폐기물, CCUS, 국외 및 산림의 각 부문별로도 세부적인 감축목표를 설정해 보다 조직적으로 탄소배출 감축에 노력하고 있다. 

탄소중립을 실현하기 위한 주요 아이템

2050 탄소중립 실현계획에서는 전기 및 수소에너지의 활용, 디지털 기술을 활용한 에너지 효율 향상, 순환경제 구축, 자연·생태 탄소 흡수, CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage)를 탄소중립 실현을 위한 5개 기본방향으로 설정했다. 신재생에너지를 확대해 전기를 탈탄소화하면서 동시에 수소에너지의 활용을 증대시키는 것은 매우 중요하다. 또한 에너지 효율 향상은 4차 산업혁명의 주요 아이템인 IT 기술과의 접목을 통해서 해결해야 한다. 순환경제의 구축은 사회시스템의 변화와 국민의식의 변화를 통해서 실현 가능하며, 자연·생태에 의한 탄소 흡수는 지속적인 녹색화 정책을 통해 달성 가능할 것이다. 이러한 아이템들은 한 순간에 큰 성과를 내는 것이 아니라 오랜 시간 동안 끊임없이 추진해야만 성과를 낼 수 있는 것이다. 

한편 CCUS는 탄소가 대량으로 발생하는 에너지, 철강, 시멘트, 석유화학, 반도체 등의 공정에서 배출되는 탄소를 포집(Capture)해서 이를 활용하고 남는 탄소는 지하에 저장하는 것으로 포집, 활용, 저장의 각 단계의 기술이 아직 미완성이지만, 탄소중립 실현 시점인 2050년에는 가장 많은 양의 탄소를 감축하는 수단으로 고려되고 있다. 

다른 아이템들이 고도의 기술을 개발해야 하는 상황에 있지만, 순환경제의 구축은 상대적으로 낮은 수준의 기술적 과제를 갖고 있지만, 복잡하게 얽힌 관련 기업, 환경단체, 정부 등을 대상으로 한 시스템 정비라는 큰 장벽을 갖고 있다. 현대 지구문명의 성장기에 만들어진 대량생산, 대량소비, 대량폐기의 비합리적인 시스템은 이제 적정생산, 적정소비, 최소폐기 시스템으로 전환하는 것이 필요하다. 이를 위해 물질의 유통 중에 발생하는 부산자원과 폐기물을 완벽하게 수거해 활용하는 사회적 시스템을 구축하고, 관련 기술의 개발과 정책적 지원이 매우 필요하다.

시멘트 반제품인 클링커를 생산하는 소성로. (저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지)

시멘트 반제품인 클링커를 생산하는 소성로. (저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지)

탄소중립 실현을 위한 시멘트의 역할

우리나라는 연간 1억8000만톤(2019년)이 넘는 폐기물을 배출하고, 많은 부분을 재활용하고 있지만, 아직도 매년 948만톤(5.2%)를 소각하고, 1113톤(6.1%)을 매립하고 있다. 소각은 유기물을 대상으로 한 것으로 소각장의 건설과 운영에 많은 민원이 발생하고 있기 때문에 보다 친환경적이며 주민 친화적인 수단의 개발이 필요하다. 

또한 매립은 토지의 단가가 매우 높아 신규 매립지 건설에 천문학적인 비용이 수반되는 것과 이후 운영에 있어서도 다양한 민원을 유발하는 것을 고려하면, 우리나라와 같이 국토가 좁은 나라에서 채택할 적정한 수단이 아니다. 최소량의 매립이 필요하지만, 여전히 우리는 많은 양의 폐기물을 매립하고 있다. 수도권 매립지가 2025년 만지됨에 따른 최근의 지자체간 갈등과 각 지자체에서의 민원 발생은 매립에 따른 사회적 갈등이 얼마나 큰가를 잘 설명하고 있다. 

반면 시멘트 공정에서는 연간 5100만톤의 시멘트를 생산하기 위해 석회석, 점토질 및 철질 원료(Raw Material)를 8670만톤 사용하고, 600만톤의 석탄을 연료(Fuel)로서 활용하고 있다. 이들 원료 및 연료는 모두 국내에서 발생되는 폐기물로 활용하는 것이 가능하다. 현재의 활용 현황을 보면, 원료로서의 활용은 크링커 원료 및 시멘트 혼합재로 1369만톤을 활용해 실제 사용 가능한 양의 27% 수준에 머무르고 있으며, 연료로서의 활용은 140만톤을 활용해 23% 수준에 머물러 있다.

시멘트 공정은 슬래그, 석탄회, 부산석고, 석회석 미분 등의 다양한 산업부산물을 원료로 사용하는 것이 가능하다. 아직도 매립되고 있는 것과 이미 매립되어 있었던 부산물을 모두 시멘트 원료로 활용하도록 노력해야 한다. 이러한 방법은 천연재료의 사용량을 줄여 지구의 천연자원 고갈을 막는 효과를 줄 뿐만 아니라 시멘트 사용에 따른 탄소 배출양을 크게 줄일 수 있는 수단이 된다. 

또한 시멘트 공정은 플라스틱, 폐유, 타이어, 도시쓰레기, 하수 오니 등 다양한 가연성폐기물을 소각하는 것이 가능하다. 시멘트 공정은 연소온도가 1700℃로 높기 때문에 다른 소각시설에 비하여 보다 안전하게 소각할 수 있고 또한 소각 잔재물의 발생이 없다는 장점을 가지고 있다. 그 뿐만 아니라 무기물은 원료로 유기물은 연료로 동시에 활용이 가능한 공정이므로 유무기 혼합돼 있는 폐기물도 처리가 가능하다는 매우 큰 장점을 가지고 있다. 이러한 장점에 착안해 유럽 그린딜에서는 시멘트 열원을 가연성 폐기물로 대체하는 연료 전환(Fuel Switching)을 현재 46%에서 2030년까지 100%로 만들기 위해 노력하고 있다. 우리도 한시바삐 기술개발과 함께 제도적 환경을 정비할 필요가 있다. 

시멘트 공정에서의 쓰레기 처리는 탄소중립적 관점에서 매우 중요한 가치를 갖는다. 가연성폐기물을 소각하지 않고 시멘트 공장에서 사용하는 연료의 일부로 활용함으로서 시멘트 공정의 석탄 사용량에 해당하는 만큼의 이산화탄소 배출을 줄일 수 있으므로 국가 전체적으로 탄소 배출량 저감에 기여할 수 있다. 

또한 가연성폐기물을 매립할 경우 온실가스지수가 이산화탄소의 21배나 되는 메탄이 발생하는데, 시멘트 공장에서 소각하게 되면 메탄의 발생을 근원적으로 제거할 수 있게 되어 국가 온실가스 배출량 저감에 기여하게 되는 것이다. 

폐기물-시멘트 산업의 Value Chain 형성을 위한 폐기물 정책 구현해야

산업혁명 이후 대량생산 시기에 등장한 시멘트 콘크리트는 현대 도시 문명을 구축하는데 있어 가장 폭넓게 많이 사용되는 매우 중요한 재료이다. 콘크리트 도시를 비판적인 의미로 사용되기도 하지만, 시멘트 콘크리트가 개발되지 않았다면, 우리는 더 많은 에너지를 사용하여 탄소배출계수가 높은 구조재료를 사용하므로서 지구를 지금보다 더 많이 훼손했을 것이다. 그러나 시멘트가 가진 이러한 친환경적 기여에 대해서는 제대로 알려져 있지 않다. 

시멘트 공정은 폐기물을 처리하고, 원료와 연료로서 활용하는 병행공정(Co-process)을 가능하게 하는 유일한 공정이다. 시멘트 공정을 중심으로 한 순환사회 건설은 우리나라가 가야할 매우 중요한 수단이다. 이를 실현하기 위해 폐기물-시멘트 산업 간의 산업생태계가 활성화 될 수 있는 가치사슬(Value Chain)을 만들도록 보다 강력한 정책적 환경이 구축될 필요가 있다. 

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<자료출처=정책브리핑 www.korea.kr>
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