< Previous해외번역기사 | OVERSEAS TRANSLATION ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 48 1. ACI Committ ee 318, “Building Code Requirements for Structural Concrete(ACI 318- 19) and Commentary(ACI 318R-19)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 623 pp, 2019. 2. ACI Committ ee 318, “Building Code Requirements for Structural Concrete(ACI 318- 14) and Commentary(ACI 318R-14)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 519 pp, 2014. 3. “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures(ASCE/SEI 7-16)”, American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 800 pp, 2017. 4. “International Building Code(2018 IBC)”, International Code Council, 2017. 5. ACI Committee 543, “Guide to Design, Manufacture, and Installation of Concrete Piles(ACI 543R-12)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 64 pp, 2012. 6. ACI Committee 352, “Recommendations for Design of Beam-Column Connections in Monolithic Reinforced Concrete Structures(ACI 352R-02)(Reapproved 2010)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 38 pp, 2002. 7. ACI Committee 355, “Qualification of Post- Installed Mechanical Anchors in Concrete and Commentary(ACI 355.2-07)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 35 pp, 2007. 8. Joint ACI-ASCE Committee 550, “Code Requirements for the Design of Precast Concrete Diaphragms for Earthquake Motions(ACI 550.5- 18) and Commentary(ACI 550.5R-18)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 24 pp, 2018. 9. Joint ACI-ASCE Committee 550, “Qualification of Precast Concrete Diaphragm Connections and Reinforcement at Joints for Earthquake L oading(A CI 550.4-18) and Commentary(550.4R-18)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 18 pp, 2018. 10. ACI Committee 437, “Code Requirements for Load Testing of Existing Concrete Structures(ACI 437.2-13) and Commentary”, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 21 pp, 2013. Selected for reader interest by the editors. 참고문헌 Jack P. Moehle 교수는 ACI Fellow이며, 캘리포니아 대학교 버클리의 토목 및 환경 공학부의 구조공학 분야의 ‘Ed and Diane Wilson President Professor’ 로 재직 중이다. 1980년부터 구 조 공학을 강의해오고 있으며, ACI 이사와 TAC(Technical Activity Committee) 위원으로 활동해 왔 다. 최근의 기준 개정 기간 동안 ACI 318 위원회(콘크리트 건축기준)의 위원장이었다. 현재 ‘ACI 133(재해 조사위원회)’및 ‘ACI 369(내진보강 및 복구 위원회)’, ‘ACI-ASCE 352 조인트 위원회(일체형 콘크리트 구 조물의 접합 및 연결부 위원회)’의 위 원으로 활동하고 있다. 1998년 ACI Alfred E. Lindau상을 수상했으며, 2001년에는 ACI Delmar L. Bloem 공로상, 2007년에는 구조공학 연구 의 우수성을 인정받아 ACI Chester Paul Siess상을 수상했다. 2008년 에는 ACI Foundation Concrete Research Council Arthur J. Boase 상을, 2019년에는 ACI Joe W. Kelly 상을 수상하였다. 관심 연구 분야는 철근 콘크리트와 내진 공학에 중점을 둔 구조 공학이며, 캘리포니아의 토 목기사 면허를 가지고 있다. 박홍근 교수는 The University of Texas at Austin에서 박사학위를 취득하였으며, 전우구조기술사사무 소 소장을 거쳐 현재 서울대학교 건 축학과 교수로 재직 중이다. 주로 비 선형 해석과 철근 콘크리트 부재 실 험, 내진설계와 관련한 연구를 활발 히 수행해오고 있으며, 현재 우리 학 회 제 17대 회장을 역임 중이다. parkhg@snu.ac.kr 김정현 연구원은 서울대학교 건축학과 석사학위 취득 후, 센벡스 스 연구팀에 근무했다. 현재는 서울 대학교 건축학과 박사과정으로 재 학 중이며, 관심 연구 분야는 합성 부재의 구조적 성능이다. neppiness@snu.ac.kr특집 | SPECIAL ARTICLES 제 34권 1호 2022. 01 49 시멘트-콘크리트 산업에서의 탄소중립 추진현황과 핵심기술 Global Status and Core Technology of Cement-Concrete Carbon Neutrality 세계 각국의 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진현황• 배성철, 문주혁, 남정수 국내의 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진현황• 김진만, 김의철, 신상철 2050 시멘트 산업 탄소중립 실현 핵심기술(재료분야)• 송훈, 이종규, 추용식 2050 시멘트 산업 탄소중립 실현 핵심기술(제조공정분야)• 조성형, 김경수, 박철, 임채용 시멘트-콘크리트 산업은 연간 5천만 톤의 시멘트와 이를 원료로 활용하여 제조되는 약 3.3억 톤에 달 하는 콘크리트를 생산하는 양적으로 매우 큰 건설 분야의 핵심산업이지만, 2020년 연간 시장 규모는 20조 원 수준으로 국내 GDP의 1 % 수준에 불과할 정도로 작기 때문에 그동안 국가 산업정책에서 소외되어 있 었던 산업이다. 그러나 최근 탄소중립이 국내뿐만 아니라 세계적으로 핵심 과제로서 부각되면서 시멘트- 콘크리트 산업의 중요성이 높아지고 있다. 탄소 배출과 관련하여 콘크리트 산업 전체는 국내 전체 탄소배 출량 7억 톤의 6.4% 수준인 4.5천만 톤 정도를 배출하는 것으로 추정되는데, 이처럼 탄소배출량이라는 관점에서 보면 시멘트-콘크리트 산업은 매우 비중이 높기 때문에 정부에서는 탄소배출량을 경감시켜야 할 핵심산업 중의 하나로 시멘트 산업을 지정하여 중점관리하고 있다. 탄소배출량 경감에 가장 적극적인 곳은 유럽이다. 유럽은 1990년부터 꾸준히 탄소중립 정책을 펼치고 있는데, 가장 역점을 두는 것이 탄소중립 기술의 개발이다. 그동안 30여 년에 걸쳐 꾸준하게 기술개발을 하고 그 결과를 산업에 적용한 노력의 성과로 유럽은 2050년에 탄소중립을 실현할 수 있는 기반환경을 갖 춘 유일한 지역으로 평가되고 있다. 그럼에도 불구하고 2021년 7월 14일 유럽의회는 1990년 기준 2030 년 감축량 목표치를 40 %에서 55%로 상향하는 등 이전보다 더 적극적인 행보를 보이고 있다. 이에 비하 여 우리나라는 비교적 최근까지 탄소중립 정책이 거의 추진되지 못하고 있었으나, 모든 국가가 탄소배출 량 감축에 참여해야 하는 파리협약이 2021년부터 발효되는 것에 대응하기 위하여 2020년에는 그린뉴딜 을 핵심 국정 목표로 천명하였고, 2021년에는 산업별 목표와 구체적 기술개발 로드맵이 확정되어 실제의 감축성과를 낼 수 있는 상황을 조성하게 되었다. 본 특집기사는 시멘트-콘크리트 분야에서 탄소중립에 관한 국내외 정책 추진 현황을 살펴보고 탄소중 립을 실현할 기술적 항목에 대한 전문적 지식을 소개하기 위해 기획되었다. 당연하지만, 유럽의 경우 콘 크리트 분야와 연계하여 시멘트의 탄소중립 정책과 기술개발을 추진하고 있지만, 안타깝게도 국내에서는 콘크리트 분야가 시멘트 탄소중립 정책에서 소외되어 있는 상황이다. 앞으로 콘크리트 부문과 연계하여 보다 효율적으로 시멘트 부문의 탄소중립이 가능하도록 하는 노력이 신속히 추진되어야 하며, 본 특집이 그 단초가 되기를 희망한다. 주간 : 김진만(시멘트-콘크리트그린뉴딜위원회 위원장, 공주대학교 교수)세계 각국의 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진현황 Global Status of Cement-Concrete Carbon Neutrality 01 배성철 Sungchul Bae 한양대학교 건축공학부 교수 남정수 Jeongsoo Nam 충남대학교 건축공학과 교수 문주혁 Juhyuk Moon 서울대학교 건설환경공학부 교수 특집 1 | SPECIAL ARTICLES Magazine of the Korea Concrete Institute 50 1. 머리말 2015년 파리 기후변화 협약(Paris Climate Change Accord)에서 설정된 ‘지구 온도 상승의 1.5도 이하 억제’라는 전 지구적 목표를 달성하기 위해서는 이산화탄소 배출량을 2010 대비 45% 이상 감축하여야 하며, 2050년경에는 탄소중립(Net Zero)를 달성하여야 한다. 2050 탄소중립을 목표로 유럽연합(EU), 미국, 일본 등과 같은 선진국을 포 함한 많은 국가에서는 각 국가의 실정에 맞는 국가 온실가스 감축 목표(NDC, Nationally determined contribution) 를 설정하였다. 우리나라도 2050 탄소 중립선언에 이어 2030년 온실가스 감축 목표(NDC)를 2018년 대비 40 %로 상향 조치함에 따라, 국내 시멘트-콘크리트 산업은 철강, 석유화학산업 등과 함께 많은 양의 온실가스를 배출하는 기간산업으로서, 그 어느 때보다도 많은 조명을 받고 있고, 2050 탄소중립을 달성하기 위해 온실가스 감축 수단과 목표를 구체화해야 하는 중요한 기로에 서 있다. 특히 시멘트 분야는 클링커 소성 과정(클링커 원재료인 석회석의 열분해에 의한 탈탄산+ 석탄 연료를 사용한 원재료 가열에 의한 이산화탄소 배출) 등을 포함한 생산 공정에서 대 부분의 온실가스가 발생하며, 이는 전 세계 온실가스 배출에서 약 5%의 큰 비중을 차지하고 있어, 이제 선택이 아 닌 ‘필수’사항이 된 ‘탄소중립’이라는 세계적인 흐름 속에서 시멘트 산업뿐만 아니라 시멘트를 기반으로 하는 콘크 리트 산업에도 엄청난 변화가 예상된다. 본고에서는 유럽연합(EU), 미국, 일본의 시멘트 콘크리트 탄소중립 로드맵 및 준비 현황에 대해 살펴보고 국내 시멘트-콘크리트 분야가 탄소중립을 향해 나아가야 할 올바른 추진 방향을 도 출하기 위한 단서를 찾아보고자 한다. 2. 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진현황-유럽연합(EU) 2.1 유럽연합(EU)의 탄소중립 현황 EU의 시멘트-콘크리트 분야는 탄소중립 관련 연구, 기술 개발, 정책 등 대부분의 면에서 세계를 선도하고 있제 34권 1호 2022. 01 51 으며, 특히 EU의 학계, 시멘트 협회 (CEMBUREAU) 등에서 제시한 시 멘트-콘크리트 탄소중립 로드맵(A Sustainable Future for the European Cement and Concrete Industry, Cementing the European Green Deal)은 우리나라를 포함한 세계 각 국에서 벤치마킹하고 있다. 최근 12 월 8일 기준, EU 탄소배출권 거래 제 도(EU-ETS, 친환경 설비 투자 등 내 부적인 저감을 통해 배출량을 줄여 할당된 배출량보다 실제 배출량이 적 은 경우, 잉여 배출권은 배출권 거래 시장에 공급하고 배출허용량을 초과 한 배출 주체는 초과 배출량에 대해 배출권을 시장에서 구매할 수 있는 제도)시장에서 탄소배출권 가격이 톤 당 89.37 유로(약 11만 8천900원)으로 유럽 시멘트 톤 당 가격과 거의 동등한 수준까지 상승하였다. 에너지 시장 분석가들은 당분간 탄소배출권의 상승세는 지 속될 것이라고 언급하고 있고, EU는 세계 탄소배출권 시장을 선도적으로 운영하고 있으며 전 세계적으로 국제 탄소배출권 시장체제를 구축하는 방안을 구축하 고 있다. EU는 탄소배출권 시장을 운영하는 데 더해 탄소국경 조정 제도(탄소국경세, CBAM)의 도입을 추진하고 있다. 탄소국경세는 EU 내로 수입되는 제품 중 탄소배출이 많은 제품에 대해 비용을 부과하는 조 치로써, 추과관세의 개념으로 생각할 수 있으며, 2025 년까지 과도기를 둔 뒤 2026년부터 철강, 시멘트, 알 루미늄 등을 대상으로 단계적으로 탄소국경세 부과를 확대할 예정이다. 이러한 추세는 앞으로 점차 세계적 으로 확산될 가능성이 높기 때문에 우리나라도 이에 대한 대비가 필요하다. 2.2 유럽연합(EU)의 시멘트-콘크리트 탄소중립 로드맵 EU에서 수립한 탄소중립 관련 목표인 1990년 탄소 배출 기준값(783 kg CO 2/t of cement)을 2050년에 ‘0’ 으로 낮추기 위해서는 시멘트 산업에서 감축해야 할 비중이 큰 것은 자명하나, EU에서는 효율적으로 탄 소중립을 달성하기 위해서는 5C, 즉, 시멘트 클링커 (Clinker) - 시멘트(Cement) - 콘크리트(Concrete) - 시공(Construction) - (재)탄산화((Re)Carbonation) 의 밸류체인(Value Chain) 형성이 매우 중요하다고 언 급하고 있으며, 장기적인 관점에서 이산화탄소 포집, 활용, 저장(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)을 의미하는 CCUS 기술의 개발 및 적용을 강 조하고 있다<그림 1>. 클링커 레벨에서의 탄소저감 방안은 생산과정 전반 에 관해 언급하고 있는데, 먼저 킬른은 에너지 효율을 고려하여 습식에서 건식으로의 전환을 제시하고 있 다. 또한 유연탄을 대체할 수 있는 PVC를 포함한 플 라스틱류, Biomass 등의 연료의 사용을 제시하고 있 으나, 이를 사용할 경우 발생할 수 있는 시멘트 클링커 의 수화특성 및 물성 변화에 대한 검증 등 또한 동시 에 진행되어야 한다고 언급하고 있다. 특히 PVC를 연 료로 대량 사용할 경우 시멘트 클링커에 혼입될 수 있 는 염소량이 시멘트의 초기 수화속도 및 콘크리트 내 보강근의 부식성상 등에 미치는 영향은 정량적인 검 증이 반드시 필요하다. 그림 1. 유럽 시멘트 협회의 2050 탄소중립 로드맵 1)특집 1 | SPECIAL ARTICLES Magazine of the Korea Concrete Institute 52 시멘트 레벨에서는 혼합재(SCMs, Supplementary Cementitious Materials) 종류 및 사용량을 증대하여 현재 EU의 시멘트의 클링커 계수(0.73)를 지속적으 로 감소시키는 방안을 가장 현실적이라고 보고 있다. EU도 화력발전 의존도를 낮춰가는 추세이고, 철강 산 업에서도 용광로를 전기로로 전환하고 있는 추세이므 로 전통적으로 활용되어 온 플라이애시나 고로슬래그 미분말의 경우 점차 생산량이 감소할 것으로 추정되 어, 다양한 SCMs 중에서도 석회석 미분말(Limestone powder)의 활용을 강조하고 있다. 그리고 추가적으 로, 소성점토(Calcined Clay)또한, 미래에 활용가치가 높은 혼합재의 하나로 제시하고 있다. 이러한 SCMs 의 적극적인 활용은 탄소저감이라는 측면에서는 매 우 유용하지만 전통적인 포틀랜드 시멘트(OPC)에 비 해, 초기강도 발현의 문제가 대두되므로 이를 해결하 기 위한 효율적인 분쇄 기술 개발의 필요성을 동시에 강조하고 있다. 또한, OPC보다 낮은 소성 온도로 생 산이 가능한 Belitic clinker, Calcium sulfoaluminate cement(CSA) 등과 같은 차세대 클링커, 그리고 시멘 트를 전혀 사용하지 않는 무시멘트 바인더, 수화가 아 닌 탄산화 과정을 통해 경화하는 시멘트, 마그네슘을 기반으로 하는 시멘트 등 차세대 시멘트 개발의 중요 성 또한 강조되고 있으나, OPC를 대체하기 위해서는 극복해야 하는 여러가지 기술적인 한계점이 있음을 언급하고 있다. 콘크리트-시공-탄산화에서는 앞에서 언급된 대량 의 혼합재가 활용된 시멘트를 활용한 콘크리트의 사 용의 확대를 강조하고 있으나, 이로 인해 발생할 수 있 는 문제점(초기강도 발현, 작업성, 생산성, 내구성 등) 에 대한 과학적인 검증이 필요하다고 언급하고 있다. 콘크리트의 사용량을 줄이는 것은 시멘트의 사용량 저감과 직접적인 연관이 있으므로 현재 기준에 비해 과다하게 사용되는 시멘트를 줄일 수 있는 입도 최적 화를 바탕으로 한 배합설계 기술 개발, 설계 단계에서 노출 환경을 고려한 콘크리트의 배합설계, 또한 부재 사이즈를 줄이기 위한 구조 설계의 최적화, 구조물에 서 콘크리트의 과다 사용을 방지하기 위한 부재 형상 최적화(Shape optimization) 기술 개발 등을 언급하고 있다. 또한 사용된 콘크리트 부재 및 구성요소(시멘 트 페이스트 미분말, 골재)의 콘크리트 재료로서의 재 활용을 강조하고 있다. 마지막으로, 콘크리트 재료 자 체가 가진 고유의 특성인 시멘트 수화물 등의 탄산화 (Carbonation)를 통한 탄소흡수 또한 콘크리트 재료 의 탄소중립 기여분에 반드시 고려해야 할 사항으로 지적하고 있다. 위에서 언급한 내용들을 포함한 탄소저감 방안들이 효율적으로 적용될 경우를 가정하고 각 분야의 투자 규모 및 밸류체인의 형성 범위로 나누어 네 가지 종류 의 가상의 시나리오를 제안하고 있다<그림 2>. 이를 통해 각 시나리오 별 탄소배출 저감량을 산출한 결과, 현재 상황에 비해 5C 밸류체인 형성이 잘 될 경우(시 나리오 3), 시멘트 산업의 혁신적인 개발이 요구되고 투자 부담이 집중되는 경우(시나리오 1)나 시멘트-콘 크리트 산업에 집중되는 경우(시나리오 2)에 비해 보 그림 2. EU의 시멘트-콘크리트 탄소중립 시나리오제 34권 1호 2022. 01 53 다 더 높은 예측치를 나타냈으며, 각 분야가 골고루 탄 소저감을 분담하고 있는 것을 확인할 수 있다. 3. 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진현황 - 미국 3.1 미국의 탄소배출권 거래 현황 탄소중립 2050 달성을 위한 각 산업별 이산화탄소 감축 목표를 설정하고, 감축을 달성한 기업에게는 인 센티브를, 배출을 초과한 기업에게는 페널티를 부과 하는 정책적인 방법으로 탄소배출권 거래제가 도입되 고 있다. 이러한 이산화탄소를 기반으로 한 새로운 경 제 시스템이 유럽과 미국에는 이미 정착이 되어, 활발 한 거래가 일어나고 있다. 정부에서 할당한 이산화탄 소 배출량을 초과하는 기업의 경우 탄소배출권을 확 보한 타 경제주체로부터 구매를 해야 하기 때문에 이 산화탄소 배출에 따른 추가적인 비용이 발생하게 된 다. 즉, 이산화탄소를 감축하는데 들어가는 비용에 비 해 탄소배출권 가격이 싼 경우에는 기업의 입장에서 탄소배출권을 구매하는 것이 이득이 되며, 반대로 감 축 비용이 저렴한 경우 탄소배출권을 구매하지 않아 도 되기 때문에 탄소배출권 가격은 하락하게 되는 시 스템이다. 미국의 경우 중국 다음으로 온실가스를 많이 배출 하는 국가로서, 2019년 기준 약 60억 톤의 온실가스를 배출해 세계 배출량의 11 %를 차지하고 있다. 현재 미 국의 탄소배출권 시장규모는 약 35조 정도이며 탄소 배출권 시장을 연방정부가 아닌 지방정부인 주 정부 가 운영하고 있다. 예를 들어 지역 단위로 운영되는 미 국의 배출권거래제 중 하나는 WCI(Western Climate Initiative)로 미국 캘리포니아주와 캐나다 퀘벡주가 참 여하고 있다. 예를 들어 전기차의 경우 이산화탄소 배 출량이 1 km당 약 100 g 이하로 제한이 되어 있기 때 문에, 전기자동차 관련 산업의 경우 확보한 탄소배 출권으로 매출이 발생하고 있으며, 대표적인 전기차 생산 업체인 미국의 테슬라의 경우 2019년 3, 4분기 에 탄소배출권 관련 매출이 267백만 달러에서 2020 년 1, 2분기에는 782백만 달러로 큰 폭으로 상승하였 다. 미국 북동부 10개 주가 참여하는 RGGI(Regional Greenhouse Gas Initiative)는 주별로 이산화탄소 배출 상한을 정한 뒤 배출권을 발행한다. 현재로서는 이 배 출권에는 25 MW 이상의 화력발전소만을 대상으로 발행되고 있다. 이처럼 미국의 경우 주별로 상이하지 만 탄소배출권의 거래가 점차 활발해지고 있는 상황 이며, 최근에는 그 가격이 여러 이유로 인해 큰 폭으로 오르고 있는 추세이다<그림 3>. 미국의 경우 배출거 래제에 포함시키는 산업 자체가 현재로서는 광범위하 지는 않으며, 시멘트 산업의 경우도 아직은 포함이 되 지 않은 상황이다. 이는 시멘트-콘크리트 산업에 대 한 복잡한 탄소 배출 경로(생산과정에서 이산화탄소 발생 및 사용과정에서 이산화탄소 고정화)가 아직 명 확하게 정립되지 않은 측면이 있고, 또한 시장에 대한 충격 또는 급격한 가격 변동 없이 탄소저감을 달성하 기 위한 전략으로 보인다. 3.2 미국 시멘트-콘크리트 탄소중립 로드맵 시멘트-콘크리트 생산 및 활용에 따른 이산화탄소 발생 저감을 위한 노력으로 최근 PCA(The Portland Cement Association)에서는 로드맵(Roadmap to Carbon Neutrality)을 발표하였다. 콘크리트 생산 및 사용에 따른 탄소 순환경제 관점에서 클링커 생산, 콘 크리트 사용, 구조물의 생애주기, 구조재료의 사용 중 탄산화 등 전주기적인 관점에서 2050년까지 시멘트 산업에서 탄소중립을 달성하는 것을 목표로 하고 있 다. 구체적으로는 콘크리트 생산과정에서 발생하는 이산화탄소만큼을 감축하여 Net Zero 이산화탄소 배 그림 3. WCI 가격 변동 추이 특집 1 | SPECIAL ARTICLES Magazine of the Korea Concrete Institute 54 출을 이룰 수 있는 전방위적인 전략이 수립되었다. 몇 가지를 소개하자면 다음과 같다. 시멘트 내 석 회석 사용량의 꾸준한 증가(Portland-Limestone Cement, PLC), 바이오매스나 부산물 기반의 소성원 료 사용, 구조물의 에너지 효율 증진, 탄소 포집 및 활 용-저장 기술(CCUS) 개발 및 새로운 믹스 디자인 개 발이 시멘트 공장에서 생산단계에 적용할 수 있는 기 술로 소개되었다. 구조물 건설단계에서는 콘크리트 배합 최적화, 신재생에너지 사용 증가, 재활용 재료 사 용 증가 및 과도한 구조물 설계지양이 제안되었다. 마 지막으로, 콘크리트 기반 구조물 사용단계에서는 에 너지 효율 건물 구축에 대한 인센티브 부여, 콘크리트 기반 도로 활용으로 차량 에너지 효율 증진, 유지보수 절감, 콘크리트 재활용 기술 및 탄산화를 통한 이산화 탄소 고정화 기술이 소개되었다. 그 중, 탄산화(carbonation)의 경우에 콘크리트 표 면에 대기 중의 이산화탄소를 자연적으로 흡착 및 고 정화를 시키는 것으로 시멘트-콘크리트 생산과정에 서 발생하는 이산화탄소의 10 % 정도를 외부에 노출 된 콘크리트의 표면에서 구조물의 사용 기간 동안 발 생하는 탄산화를 통해 흡착할 수 있는 것으로 보고되 고 있다. 또한 PLC의 경우에 현재 석회석 분말의 치환 율을 5 %내로 한정하고 있지만 15 %까지 허용해야 한 다고 제안하고 있다. 또한 SCM의 경우 현재 5% 이내 로 시멘트에 포함하도록 허용하고 있지만, 2030년까 지 10 %, 2040년까지 15 % 그리고 2050년까지 20 % 로 그 허용치를 증가해야 한다고 제시하고 있으며, 이 에 따라 시멘트 대비 클링커 비율도 현재 0.95의 수치 를 2050년까지 0.75로 낮추어야 한다고 제시되었다. 이 로드맵 보고서에서는 특히 탄소 포집에 관한 내 용이 포함되어 있으며, CCUS 없이는 사실상 시멘 트-콘크리트 분야에서의 탄소중립은 불가능하다 고 명시되어 있다. 이를 위해 2021년 Department of Energy(DOE)의 지원으로 콜로라도와 텍사스 주의 시 멘트 공장에 탄소포집 기술이 적용되어 기존의 탄소 포집 실증화 관련 다양한 문제들을 해결할 수 있을 것 으로 기대되고 있다고 한다. 또한, 포집된 탄소활용 및 저장 분야에서도 콘크리트 재료는 큰 역할을 할 수 있 을 것으로 기대된다. 현재 미국에서 정착된 탄소배출 권 시장을 기반으로 많은 신생회사들이 콘크리트 생 산 및 제조과정에 이산화탄소를 광물화하여 영구적으 로 고정화시키려는 시도가 진행되고 있다. 미국에서 도 건설산업은 2050년까지 계속해서 성장할 것으로 예측이 되고 있으며, 이에 시멘트-콘크리트의 활용 없이 사실상 인프라 구조물의 구축은 불가능하다. 언 급된 바와 같이, 미국에서는 기 정착된 탄소배출권 거 래제도를 바탕으로 시멘트-콘크리트의 전 생애주기 를 고려한 탄소중립을 달성하기 위한 노력이 이미 시 작되었다고 볼 수 있다. 4. 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진현황 - 일본 4.1 일본 정부의 추진 대책 1997년 교토에서 개최된 UN 기후변화협약 총회에 서 교토의정서가 결정되었으며 일본 정부는 지구온난 화대책본부를 수립하는 등 기후변화 대응을 위한 제 도적 정비를 시작하였다. 그 후 주요 국가 계획에 기후 변화 및 에너지 대응을 반영한 내용을 포함하였으며 2005년에는 교토의정서 목표 달성 계획이 마련되었 다. 2008년에는 교토의정서 1차 공약기간이 시작되었 으며, 저탄소 사회 구축 행동계획 등 다양한 기후변화 대응을 위한 계획을 수립하였다. 2011년 동일본 대지 진 이후 원전 비율을 줄이고 2030년대에는 원전 가동 제로를 포함한 혁신적 에너지 전략을 수립하였으나 2012년 새로운 정권의 영향으로 백지화되었다. 2016 년부터 현재까지 기후변화 대응을 위한 다양한 정책 과 투자를 지속하고 있다. 2020년 10월 일본 정부는 2050년까지 온실가스의 배출을 전체적으로 제로화하는 탄소중립 목표를 선언 하였다. 일본의 현행 2030년 온실가스 삭감 목표치는 최초 2013년 대비 26 % 삭감을 목표로 하였으나 이러 한 수치 목표로는 2050 탄소중립 목적을 실현하기에 는 부족한 실정으로 파리협약에서 설정한 목표에 부 합하려면 최소 60 %의 삭감이 필요하며, 2021년 6월 약 50 %를 목표로 46 %로 수정하였다. <그림 4>와 같 이 일본은 경제산업성을 중심으로 관계 정부 기관과 함께「2050년 탄소중립을 위한 그린 성장 전략」을 제 34권 1호 2022. 01 55 발표하였다. 2050년 탄소중립 실현을 위해 주로 전력 분야의 탈 탄소화 및 산업 · 수송 · 가정 부문의 전력화 추진계획을 가지고 있다. 전력부문에서는 재생에너지 보급 확대, 수소 발전 확대, 확립된 탈 탄소 기술인 원 자력의 안전 재가동 추진, 화력발전은 CCUS 기술을 활용한 대체 등의 내용을 담고 있다. 4.2 일본 시멘트-콘크리트 분야 탄소중립 전략 일본 건설산업 분야의 에너지 소비량 및 탄소배출 량은 타 국가와 마찬가지로 전체 산업분야 가운데 큰 비중을 차지하고 있으며, 그중 시멘트-콘크리트 관 련 산업은 일본 전체 산업에서 약 4 %의 탄소배출량 을 차지하고 있다. 건설구조재료로 가장 사용량이 많 은 시멘트-콘크리트 분야는 탄소배출을 억제하고 탄 소중립화하는 것이 중요한 과제로 인식되고 있다. 일 본의 경우도 다른 나라의 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진 방향과 크게 다르지 않다. 탄소중립을 실현하기 위해 시멘트-콘크리트 분야에서 담당해야 하는 탄소 배출량 저감은 혼화재료 등의 산업부산물을 적극적으 로 활용하는 것만으로는 부족하며, 시멘트의 제조 시 탄소 분리 및 회수, 그리고 회수한 탄소를 재이용하고 콘크리트에 탄소를 흡수·고정화하는 것에 의한 탄소 중립화 등, 새로운 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다. 시멘트-콘크리트 재료뿐만 아니라 건설공사 과 정의 에너지 소비량을 억제하고 ICT 등의 활용에 의 한 에너지 소비량 최적화 등의 수단도 함께 고려되고 있다. 따라서 일본의 건설사를 중심으로 에너지 사용 효율을 향상시킨 건설 생산 활동을 실현하기 위해 AI, IoT 적용기술, ICT 시공 시스템화를 통한 공정관리 등 효율적인 공사계획, 환경조건에 대한 부분을 포함한 탄소배출 최소화를 위한 기술개발에 많은 투자를 하 고 있다. 일본은 최근 탄소중립 콘크리트 개발 및 보급을 위 한 활동이 활발히 이루어지고 있다. 일본 국립 연구 개발 법인 신에너지 · 산업기술총합개발기구에서 지 원한 C4S(Calcium Carbonate Circulation System for Construction) 즉, 건설 분야의 탄산칼슘 순환시스템 에 관한 연구개발 프로젝트팀은 완전 리사이클링이 가능한 탄소중립 콘크리트에 관한 기초 제조기술 개 발에 대한 성과보고회를 지난 2021년 4월에 개최하였 다. 이 프로젝트에는 동경대학, 북해도대학, 태평양시 멘트, 동경이과대학, 시미즈건설 등 일본을 대표하는 대학 및 건설분야 기업이 참여하였다. 대기 중의 이산 그림 4. 일본의 2050년 탄소중립 실현을 위한 그린 성장 전략(안)특집 1 | SPECIAL ARTICLES Magazine of the Korea Concrete Institute 56 화탄소와 물, 그리고 칼슘을 함유하고 있는 사용이 종 료된 폐콘크리트만을 활용하여 부서진 콘크리트의 입 자 간에 탄산칼슘을 석출시켜 콘크리트를 경화시킨다 는 새로운 시도가 이루어졌다. 폐콘크리트를 미세 분 쇄하여 공기 중의 이산화탄소를 용해시킨 물과 반응 시켜 탄산칼슘을 만들고 이것을 크게 분쇄된 콘크리 트 덩어리 사이에 용출시켜 경화체를 제작할 수 있다 고 성과보고회에서 설명하고 있다. 이 기술이 실용화 되면 대기 중에 얇게 퍼져 존재하는 이산화탄소와 각 지에 존재하고 있는 콘크리트구조물에 함유된 칼슘의 효과적인 활용이 가능하게 되며, 건설 분야의 이산화 탄소 배출 절감에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. 여러번 재활용이 가능한 자원 순환형의 기술로 이산 화탄소를 고정화하면서 콘크리트의 리사이클이 가능 해지므로 탄소중립 콘크리트를 실현하게 된다. 이와 같이 일본의 시멘트-콘크리트 분야에서는 정부의 적 극적인 지원과 산학연 프로젝트 그룹의 연구활동으로 새로운 발상의 탄소중립 콘크리트 개발과 실용화에 큰 관심이 집중되고 있다. 또한, 활발한 경제성장이 기대되는 아시아 지역의 시멘트-콘크리트 수요 확대를 겨냥하여 시멘트 및 결 합재의 생산단계, 콘크리트의 생산단계, 운반 및 시공 단계, 콘크리트 구조물의 운용단계, 해체 및 리사이클 링 단계에서 적용할 수 있는 탄소중립 기술을 체계화 하여 국제적으로 통용될 수 있는 각종 기술의 표준화 에 대한 투자도 이루어지고 있다. 이처럼 일본의 시멘 트- 콘크리트 분야는 전 생애주기적인 관점에서 탄소 중립에 접근하고 있으며, 탄소중립 콘크리트와 같이 일부 실현 가능성을 검증한 의미있는 연구성과도 보 고되고 있다. 탄소중립이라는 커다란 미래 시장에서 2050년까지 계속적인 성장을 기대하는 시멘트-콘크 리트 분야에 일본 정부의 투자는 지속적으로 이루어 질 것으로 예상되고 있다. 5. 맺음말 이상으로 세계 각국의 시멘트-콘크리트 2050 탄소 중립을 위한 로드맵 및 추진 동향을 살펴보았다. 기 후변화에 대응하기 위해 우리나라를 제외한 대부분 의 선진국은 1990년도 이후로 탄소 배출을 줄이기 위 해 꾸준히 노력해 왔고 이러한 노력을 바탕으로 이산 화탄소 배출량 또한 지속적으로 감소하는 추세에 있 으며, 설정한 NDC는 이러한 감소 추세를 고려한 값 이다. 하지만 우리나라는 고도의 산업발전과 더불어 현재까지 꾸준히 탄소 배출량이 증가하고 있는 추세 이므로 현재 목표로 제시한 NDC를 달성하기 위해서 는 타국 대비 훨씬 더 많은 노력이 필요하며, 적극적인 R&D 투자나 세금 감면 및 인센티브 부여와 같은 정 책적인 지원 등이 반드시 동반되어야 한다. 앞으로 새 롭게 개발될 저탄소형 시멘트-콘크리트 재료의 상용 화를 촉진하기 위한 표준의 제 · 개정 등이 시급하며, 앞에서 언급된 다양한 미래 시멘트계 재료 및 시멘트 콘크리트 탄소중립 관련 기술들의 한계점들은 지속적 인 연구와 관련 기술 개발을 통하여 극복해 나가야 할 것으로 사료된다. 또한, 세계 각국의 탄소중립 추진현 황을 꾸준히 모니터링하면서 세계의 흐름을 따라가되 한국의 실정에도 적합한 탄소중립의 올바른 추진 방 향을 설정해나가는 과정이 무엇보다 중요하다. 향후 탄소중립 달성을 위한 시멘트-콘크리트 관련 산업의 변화와 혁신적인 돌파형(break-through형) 기술의 개 발을 통해 우리나라가 세계 시멘트-콘크리트 탄소중 립 시장의 중심에 설 수 있기를 기대해 본다. 담당 편집위원 : 남정수(충남대학교) j.nam@cnu.ac.kr 김병일(서울과학기술대학교) bikim@seoultech.ac.kr 김홍섭(한국건설기술연구원) hongseopkim@kict.re.kr 정동혁(부산대학교) djung@pusan.ac.kr제 34권 1호 2022. 01 57 1. IEA-CSI Technology Roadmap, 2018. 2. The role of cement in the 2050 LOWCARBON ECONOMY by CEMBUREAU, 2013. 3. The Circular Economy a PowerfulForce for Climate Mitigation by Materials Economics, 2018. 4. Making Concrete Change: Innovationin Low- carbon Cement and Concrete by Chatham house, 2018. 5. A sustainable future for the European cement and concreteindustry, ETH Zurich, EPFL, 2018. 6. Cementing the European Green Deal, CEMBUREAU, 2020. 7. https://walletinvestor.com/mun-stock-forecast/ wci-stock-prediction/chart 8. Roadmap to Carbon Neutrality, PCA, 2021. 참고문헌 문주혁 교수는 캘리포니아 대 학교 버클리캠퍼스에서 시멘트 및 콘크리트 복잡계에 대한 나노역학 적 특성 연구로 박사학위를 취득하 였으며, 뉴욕주립대학교 스토니브 룩 캠퍼스와 싱가포르 국립대학교 에서 교수로 근무한 후, 2018년부 터 서울대학교 건설환경공학부에서 교수로 재직 중이다. 주요 연구주제 는 친환경, 다기능성, 나노재료를 활 용한 차세대 구조재료에 대한 연구 를 수행하고 있다. juhyukmoon@snu.ac.kr 남정수 교수는 충남대학교 건 축공학과에서 섬유보강시멘트복합 체의 내충격성능 및 방호성능에 관 한 연구로 박사학위를 취득하였으 며, 일본 무로란공업대학 공학연구 과와 일본 동경공업대학 프론티어 재료연구소에서 박사연구원으로 근 무한 후, 2017년부터 충남대학교 건축공학과 교수로 재직 중이다. 주 연구 주제는 콘크리트계 재료의 고 성능화, 친환경 건설재료 개발, ICT 기반 건축시공기술에 대한 연구를 수행하고 있다. j.nam@cnu.ac.kr 배성철 교수 는 미국 U.C Berkeley 토목공학과에서 ‘방사광 가속기 X선 회절 및 흡수를 활용한 시멘트 클링커 수화물 구조해석에 관한 연구’로 박사학위를 취득하였 으며, 동경이과대학교 조교수로 근 무한 후, 현재 한양대학교 건축공학 부 교수로 재직중이다. 관심 분야는 시멘트계 재료 미세구조해석, 저탄 소 친환경 시멘트, 3D 프린팅 건설 재료, 원전구조물용 시멘트계 재료 등이며, 현재 우리 학회 시멘트-콘 크리트 그린 뉴딜 위원회 부위원장 을 역임하고 있으며, 시멘트-콘크리 트 분야에서 탄소중립을 실현하기 위한 다양한 활동을 하고 있다. sbae@hanyang.ac.kr 2021년 2월 KDS 14 20 00 : 2021이 새롭게 고시됨에 따라 이를 사용하여 콘크리트 구조물의 설계에 종사하는 실무기술자의 이해를 돕고 기준 활용의 편의성을 제공하기 위하여 설계기준 해설집을 발간하게 되었다. 이 해설집은 새로 고시된 기준의 각 조항에 대한 배경 및 필요성, 학 술적 근거 및 적용범위, 적용 방안 및 제한, 조항의 변천 등에 대하여 상세히 기술하여 실무기술자뿐 아니라 콘크리트 설계에 관련된 분야의 학생 들에게도 도움이 되도록 하였다. 콘크리트구조 설계기준 해설 2021 •저 자 : 한국콘크리트학회 •출판사 : 기문당 •발행일/Page : 2021.03.15 •정가(비회원가) : 68,000원 •회원할인가 : 54,400원(20%) 도서 소개Next >