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산업부산물과 폐기물, 000 원료로 쓴다?!

조회수 2021. 3. 16. 16:56 수정
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김진만 공주대학교 교수에 따르면, 연간 5,100만 톤의 시멘트를 생산하려면 8,670만 톤의 석회석, 점토질, 철질 원료 등이 필요하다는데요. 이 원료들을 국내에서 발생하는 폐기물과 산업 부산물로 대체할 수 있다고 해요. 결과적으로 천연재료의 사용량을 줄여서 지구의 천연자원 고갈을 막는 효과로까지 이어진다는데요. 자세한 내용 함께 살펴볼까요?!






현재 지구 문명은 지구온난화를 일으키는 탄소와 힘든 싸움을 하고 있습니다. 화석에너지에 의존하고 있는 인류 문명은 화석에너지 사용으로 배출되는 이산화탄소에 의해 지구 온도 상승이라는 큰 위기에 봉착했어요. 유엔(UN) 보고에 의하면, 현재 인류가 배출하는 탄소의 양은 연간 500억 톤이며, 이러한 추세가 계속된다면 2030년에는 600억 톤을 넘어설 것으로 예측하고 있어요. 2030년에 지구의 온도 상승을 2℃ 이하로 유지하기 위해서는 탄소 배출량을 400억 톤 정도로 유지해야 하는데, 이는 각국의 자발적 감축량 50억 톤보다 150억 톤 더 감축해야 한다는 의미입니다.


탄소중립에 가장 앞장선 유럽에서는 1990년부터 탄소 배출을 줄이기 위해 노력해왔어요. 현재 어느 정도 성과를 내고 있지만 좀 더 조직적이고 대규모로 진행하기 위해 2019년 12월에 유럽그린딜(European Green Deal)을 발표해요. 이 정책의 목표는 1990년 기준으로 2030년까지 탄소배출량을 40% 감축하며 2050년에는 탄소 순배출량을 제로로 만드는 탄소중립을 달성하는 거예요. 이를 위해 에너지·건물·산업·교통·농축산 분야마다 구체적 목표를 설정해 강력히 추진하고 있습니다.



한편 우리나라는 2016년에 2030년 온실가스 배출량 전망치(BAU) 대비 37% 삭감이라는 목표치를 유엔에 제출해 각국의 비난을 받은 바 있어요. 하지만 2020년 7월 한국판 뉴딜을 발표해 그린 뉴딜을 핵심 국정목표로 설정했고, 10월에는 2050 탄소중립선언을 했습니다. 탄소중립 실현 목표 연도는 다른 국가와 같이 2050년으로 했고, 2030년 감축 목표를 2017년 배출량인 7억 1,000만 톤을 기준으로 24.4%(1억 7,000만 톤)로 설정하고, 전력·산업·건물·수송·폐기물·탄소저장활동(CCUS) 등 국외 및 산림, 각 부문별로 세부적인 감축 목표를 설정해 조직적으로 탄소 배출을 줄이기 위해 노력하고 있어요.

출처: 산림청
▶박종호 산림청장이 3월 3일 정부대전청사에서 2050 탄소중립 달성을 위한 ‘2021년도 나무심기 추진 계획’을 발표하고 있다.

탄소중립 실현 위한 5가지 기본 방향



2050 탄소중립 실현 계획에서는 전기·수소에너지의 활용, 디지털 기술을 활용한 에너지 효율 향상, 순환경제 구축, 자연·생태 탄소 흡수, CCUS를 탄소중립 실현을 위한 5가지 기본 방향으로 설정했습니다. 신재생에너지를 확대해 전기를 탈탄소화하면서 동시에 수소에너지의 활용을 증대시키는 것이 중요합니다.


또한 에너지 효율 향상은 4차 산업혁명의 주요 아이템인 정보통신(IT) 기술과 접목해서 해결해야 해요. 순환경제는 사회시스템과 국민의식의 변화를 통해서 구축할 수 있으며, 자연·생태에 의한 탄소 흡수는 지속적인 녹색화 정책을 통해 달성할 수 있습니다. 이러한 기본 방향은 한순간에 큰 성과를 내는 것이 아니라 오랜 시간 동안 끊임없이 추진해야 성과를 낼 수 있어요.


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


다른 기본 방향들도 고도의 기술을 개발해야 하지만 순환경제 구축은 상대적으로 낮은 수준의 기술적 과제를 안고 있어요. 복잡하게 얽힌 관련 기업, 환경단체, 정부 등을 대상으로 시스템을 정비해야 하는 장벽을 마주하고 있는데요. 현대 지구 문명의 성장기에 만들어진 대량생산·대량소비·대량폐기의 비합리적인 시스템은 이제 적정생산·적정소비·최소폐기 시스템으로 전환해야 해요. 이를 위해 물질을 유통할 때 발생하는 부산자원과 폐기물을 완벽하게 수거해 활용하는 사회시스템을 구축하고 관련 기술을 개발하는 등 정책 지원이 필요합니다.




산업부산물을 원료로 사용해 탄소 배출 줄여야



우리나라는 연간 1억 8,000만 톤(2019년)이 넘는 폐기물을 배출하고 많은 부분을 재활용하고 있어요. 하지만 아직도 매년 948만 톤(5.2%)를 소각하고 1,113만 톤(6.1%)을 매립합니다. 유기물을 대상으로 소각하고 있으며, 소각장 건설과 운영에 많은 민원이 발생하고 있어 더욱 친환경적이며 주민 친화적인 수단을 개발할 필요가 있어요.


무엇보다 매립은 우리나라의 경우 토지 단가가 매우 높아 신규 매립지 건설에 천문학적인 비용이 들어갈뿐더러, 이후 운영에 있어서도 다양한 민원을 고려한다면 적정한 수단은 아니에요. 최소량으로 매립할 수도 있지만 여전히 우리나라는 많은 양의 폐기물을 매립하고 있어요. 수도권 매립지가 2025년 포화상태에 이르게 됨에 따라 최근 지자체 간 갈등이 불거졌으며 각 지자체에서 민원도 발생했죠. 이는 매립에 따른 사회적 갈등이 얼마나 큰지 잘 설명하고 있습니다.



출처: 한겨레
▶서울 송파구 풍납동의 한 레미콘업체 공장 안에 차량들이 주차돼 있다.



반면 연간 5,100만 톤의 시멘트를 생산하기 위해 석회석, 점토질 및 철질 원료(Raw Material)를 8,670만 톤 사용하고, 600만 톤의 석탄을 연료(Fuel)로 활용해요. 이 원료와 연료 모두 국내에서 발생하는 폐기물로 활용할 수 있죠. 현재 활용 현황을 보면 원료로 크링커 원료·시멘트 혼합재로 1,369만 톤을 활용해 실제 사용 가능한 양의 27% 수준에 머무르고 있으며, 연료로 140만 톤을 활용해 23% 수준에 머물러 있어요.


시멘트 공정은 슬래그, 석탄회, 부산석고, 석회석 미분 등 다양한 산업부산물을 원료로 사용할 수 있습니다. 매립되고 있는 것과 이미 매립된 부산물을 모두 시멘트 원료로 활용하도록 노력해야 해요. 이러한 방법은 천연재료의 사용량을 줄여 지구의 천연자원 고갈을 막는 효과를 줄 뿐만 아니라 시멘트 사용에 따른 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있는 수단이 돼요.


또한 시멘트를 공정하면서 플라스틱, 폐유, 타이어, 도시 쓰레기, 하수 오니 등 다양한 가연성 폐기물을 소각할 수 있어요. 시멘트 공정에 필요한 연소온도가 1,700℃로 높기 때문에 다른 시설보다 안전하게 소각할 수 있으며 소각 잔재물이 발생하지 않는다는 장점이 있는데요. 그뿐만 아니라 공정 과정에서 무기물은 원료로, 유기물은 연료로 동시에 활용할 수 있기 때문에 유·무기물이 혼합돼 있는 폐기물도 처리할 수 있어요. 이러한 장점에 착안해 유럽그린딜에서는 시멘트 열원을 가연성 폐기물로 대체하는 연료 스위칭(Fuel Switching)을 현재 46%에서 2030년까지 100%로 만들기 위해 노력하고 있죠. 우리도 한시바삐 기술개발과 함께 제도적 환경을 정비할 필요가 있습니다.




폐기물-시멘트 산업 ‘가치사슬’ 형성을



시멘트 공정에서 쓰레기 처리는 탄소중립적 관점에서 매우 중요한 가치를 갖습니다. 가연성 폐기물을 소각하지 않고 시멘트 공장에서 사용하는 연료의 일부로 활용함으로써 시멘트 공정에서 석탄 사용량에 해당하는 만큼 이산화탄소 배출을 줄일 수 있으므로 국가 전체적으로 탄소 배출량 저감에 기여할 수 있어요.


또한 가연성 폐기물을 매립할 경우 온실가스지수가 이산화탄소의 21배나 되는 메탄이 발생하는데, 시멘트 공장에서 소각하면 메탄의 발생을 근원적으로 제거할 수 있어 국가 온실가스 배출량 저감에 기여해요. 산업혁명 이후 대량생산 시기에 등장한 시멘트 콘크리트는 현대 도시 문명을 구축하는 데 가장 폭넓게 사용된 중요한 재료입니다. 콘크리트 도시를 비판적인 의미로 표현하기도 하지만 시멘트 콘크리트가 개발되지 않았다면 우리는 더 많은 에너지를 사용해 탄소배출계수가 높은 구조 재료를 사용함으로써 지구를 지금보다 더 많이 훼손했을 거예요. 그러나 시멘트의 친환경적 기여에 대해서는 제대로 알려지지 않았죠.


시멘트 공정은 폐기물을 처리하고 원료와 연료로 활용하는 병행공정(Co-process)을 할 수 있는 유일한 방법입니다. 시멘트 공정을 중심으로 한 순환사회 건설은 우리나라가 가야 할 매우 중요한 수단이에요. 이를 실현하기 위해 폐기물-시멘트 산업 간의 산업생태계가 활성화할 수 있는 가치사슬(Value Chain)을 만들도록 강력한 정책 환경을 구축할 필요가 있습니다.



자료: 정책브리핑

ⓒ 김진만 공주대학교 교수


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