< Previous국내의 시멘트-콘크리트 탄소중립 추진현황 Domestic Status of Cement-Concrete Carbon Neutrality 김진만 Jin Man Kim 공주대학교 그린스마트건축공학과 교수 김의철 Eui Chul Kim 한국시멘트협회 품질인증센터장 신상철 Sang Chul Shin 공주대학교 친환경콘크리트연구소 연구교수 특집 2 | SPECIAL ARTICLES Magazine of the Korea Concrete Institute 58 1. 머리말 최근 국내 뉴스의 헤드라인을 장식하는 키워드는 무엇일까? COVID-19와 2022 대선 관련 이슈 다음은 아마도 “탄소중립”일 것이다. 지구 기후변화는 오래전부터 지적되어 온 글로벌 이슈이다. 다수의 기후 관련 보고서에서 세계 평균 기온은 19세 기 후반에 비해 이미 약 1 ℃ 상승한 것으로 보고하고 있고, 급격한 산업화에 의해 추가적인 상승이 빠르게 진행될 것을 예측하고 있다. 이러한 기후변화에 의해 세계 곳곳에서는 폭염, 폭설, 태풍, 해일, 산불 등 이상기후로 인한 천 재지변이 빈번히 발생하고 있다. 일부 학자들은 이러한 상황이 더이상 단순한 '기후변화'가 아니라 우리 인류와 모 든 생물에 대한 생존기반을 뒤흔드는 ‘기후위기’라고 오래전부터 주장해 왔다. 이러한 기후위기를 돌파하고자 국제사회는 공동의 노력을 약속하고 이행하여 왔다. 1992년 6월 브라질 리우에 서 개최한 “유엔환경개발회의”(UNCED)에서 기후변화협약(Convention on Climate Change)을 채택하였고, 1997 년 12월 일본 교토개최 기후변화협약 제3차 당사국총회에서 교토의정서(Kyoto Protocol)를 채택하였다. 또한 2001 년 11월 기후변화협약 제7차 당사국총회에서 교토의정서의 이행 규칙(Operational Details)에 관한 마라케시 합의 로 의정서 발효를 위한 토대를 마련하고 이후 2005년에 공식적으로 발효되었다. 의정서 부속서 1에서 각 국가에 대 해 제1차 공약 기간(2008 ~ 2012년)에 1990년 대비 평균 5 % 이상의 온실가스를 감축하는 구속적 의무를 부과하 였는데, 부과된 감축목표는 EU 8 % 감축, 미국 7% 감축, 일본 및 캐나다 6 % 감축, 러시아 0 %, 호주 8 % 증대 등 과 같이 국가마다 다르게 설정하였고, 당시만 해도 우리나라는 부속서 1에 포함된 국가가 아니었으므로 온실가스 감축의무에 대한 부담 없이 온실가스 통계목록 작성, 기후변화 완화 및 적응 조치 수립 및 실시, 과학적 연구협력, 교육 훈련 등과 같은 공통의무만 이행하여도 되었다. 하지만, 작년을 기하여 교토의정서의 효력이 종료되었고 올해부터 COP21(당사국총회, Conference Of the Parties, 2015)에서 채택된 ‘파리 기후변화 협약(Paris Climate Change Accord)’ 기반의 신기후 체제에 돌입하게 되 었다. 파리협약의 핵심 내용은 산업화 이전 대비 지구 평균 온도가 1.5 ℃ 이상 상승하지 않도록 온실가스 배출량제 34권 1호 2022. 01 59 을 단계적으로 감축한다는 것이다. 강화된 파리협정 의 내용을 교토의정서와 비교하여 나타내면 <표 1> 과 같다. 한편, 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)는 2018 년 10월 우리나라 인천 송도에서 개최된 제48차 IPCC 총회에서 치열한 논의 끝에「지구온난화 1.5 ℃ 특별 보고서」를 승인하고 파리협정 채택 시 합의된 1.5 ℃ 목표의 과학적 근거를 마련하였다. IPCC는 2100년까 지 지구 평균온도 상승폭을 1.5 ℃ 이내로 제한하기 위해서는 전지구적으로 2030년까지 이산화탄소 배출 량을 2010년 대비 최소 45 % 이상 감축하여야 하고, 2050년 경에는 탄소중립(Net Zero)을 달성하여야 한 다는 경로를 제시하였다. 탄소중립이란 인간의 활동에 의 한 온실가스 배출을 최대한 줄이고, 배출된 온실가스는 산림, 식생 등 을 통해 흡수하거나 CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage) 기술을 통해 제거하여 실질적인 온 실가스 배출량을 인류의 산업활동 이전 수준인 0(Zero)이 되도록 한 다는 개념이다. 즉 탄소의 배출량과 흡수량을 동일하게 하는 것으로 ‘넷 제로(Net Zero)’라고 부르기도 한 다. 유럽은 2019년 12월 유럽 그린딜(European Green Deal)을 발표하고 2021년 7월 탄소감축 입법안 패키지 (Fit for 55)를 발표하면서 탄소중립 선언 및 법제화를 통해 탄소중립 정책에 있어 주도적인 움직임을 보이 고 있다. 또한, 2021년 6월 기준, 세계 137개국이 탄소 중립을 선언하였으며, 일부 국가는 법제화를 완료하였 다. 현재 탄소중립에 도전하기로 선언한 국가의 수는 급격한 증가 추세에 있는데, IEA(International Energy Agency) 보고서에서는 탄소중립 달성을 서약한 국가 들의 탄소 배출량의 합계는 전 세계 배출량의 약 70 % 를 차지한다고 보고하고 있다<그림 1>. 바야흐로 탄소중립 시대가 도래한 것이다. 더 이상 의 온실가스 배출을 억제함으로써 기후위기를 막아야 표 1. 교토의정서와 파리협정 비교 교토의정서구분파리협정 기후변화협약 Annex 1 국가(선진국)감축 대상모든 당사국(NDC) 온실가스 감축에 초점범위 감축, 적응, 이행수단 (재원, 기술이전, 역량배양) 포괄 온실가스 배출량 감축 (1차: 5.2 %, 2차: 18 %) 목표 온도 목표 (2 ℃ 이하, 1.5 ℃ 추구) 하향식목표 설정상향식(자발적 공약) 징벌적 (미달성량의 1.3배 페널티 부과) 의무 준수 비징벌적 (비구속적, 동료 압력 활용) 특별한 언급 없음의무 강화 진전원칙 (후퇴금지원칙) 전지구적 이행점검 (매 5년) 매 공약기간 대상 협상 필요지속성종료 시점 없이 주기적 이행 상황 점검 * 출처 : 파리협정(Paris Agreement) 의의 및 특징, 외교부 기후변화환경외교국, 2017. https://www.mofa.go.kr/www/brd/m_20152/view.do?seq=365390&srchFr=&srchTo=&srchWord=&multi_itm_seq=0&itm_seq_1=0&itm_ seq_2=0&company_cd=&company_nm=&page=3 Magazine of the Korea Concrete Institute 60 특집 2 | SPECIAL ARTICLES 한다는 전 세계적인 공감대가 유럽을 시작으로 급속 도로 전개되었고, 이미 환경 문제를 뛰어넘어 세계 경 제와 외교, 통상의 핵심 의제로 떠오르게 된 것이다. 향후 국제사회의 리더국이 되기 위한 키워드는 탄소 중립 기술을 누가 먼저 선도하냐에 달렸다고 해도 과 언이 아닐 것이다. 국내에서도 최근 도로 위에서는 푸 른색 번호판의 차량을 어디서든 쉽게 볼 수 있고, 디지 털 기술의 발전과 더불어 탄소중립에 대한 다양한 기 술이 연구되고 실용화되어 가고 있다. 탄소중립은 정부가 단독으로 이끌어 갈 수도 없고, 특정 산업이나 지자체가 단독으로 추진할 수도 없다. 생산 및 소비활동과 관계된 모든 분야에서의 공통적인 노력에 의해 비로소 달성할 수 있는 매우 도전적인 과 제이다. 건설 부문, 특히 시멘트 및 콘크리트 업계에서 는 탄소중립 대응체제로 전환하지 않으면 가까운 미래 에 살아남을 수 없다는 인식과 긴장감 속에서 하루가 멀다 하고 쏟아져 나오는 탄소중립 관련 기사와 정부 정책에 귀 기울이고 있다. 본고에서는 국내 시멘트 및 콘크리트 산업에서의 탄소중립 달성을 위한 노력 및 추진 현황, 앞으로의 과제에 대해 소개하고자 한다. 2. 정부의 탄소중립 정책 국내의 탄소중립, 즉 녹색성장 정책의 시작은 13 년 전 이명박 정부로 거슬러 올라간다. 2009년 이명 박 정부는 2020년까지 국내 이산화탄소 배출 전망치 (BAU) 대비 30%를 감축하겠다고 국제사회에 약속했 다. 또한, 2009년 기후위기에 대응 할 수 있는 ‘녹색 성장 위원회’를 만 들고, 그 다음 해에는 ‘저탄소 녹색 성장 기본법’을 제정하면서 기후변 화에 선도적으로 대응하고자 하였 다. 당시 녹색성장이라는 명분 아래 4대강 사업이 대대적으로 추진되었 는데, 일각에서는 환경과 생태계를 파괴하는 초대형 토건 사업을 녹색 으로 포장한, 환경보다는 성장에 치 중한 허위 전략이라는 평가를 받기 도 하였다. 실제 2010년 국가 온실 가스 배출량은 전년보다 10 % 이상 뛰어올라 6억 5천 만 톤을 넘겼고 2018년까지 그 상승세가 이어졌다. 박근혜 정부는 이명박 정부가 핵심 국정 철학으로 내걸었던 ‘녹색’을 배제한 국정운영을 하였다. 녹색성 장과 연관된 정부 부처와 기구를 축소하고 명칭에서 도 녹색을 제외했다. 2020년까지 탄소를 약 5억 톤 규 모로 줄이겠다던 이명박 정부의 목표는 박근혜 정부 때 슬그머니 2030년으로 미뤄졌고, 대통령 직속이었 던 ‘녹색 성장 위원회’는 박근혜 정부 들어서 국무총리 직속으로 바뀌기도 하였다. 그 결과, 환경 및 기후변화 대응에 소홀했고 결국 우리나라는 국제사회에서 ‘기후 악당 국가’라는 평가를 받기도 하였다. 우리나라의 온실가스 배출권 거래 제도는 저탄소 녹 색성장기본법 제46조에 의거하여 ‘온실가스 배출권 할 당 및 거래에 관한 법률(2012. 5)’에 근거하여 2015년 1 월 1일부터 시행되었다. 박근혜 정부로서는 이전 정부 가 법규에 시행시기를 이미 못 박아 두었기 때문에 법 률 개정을 하지 않는 한 시기를 미룰 수 없었다. 온실가 스 배출권 거래제는 시행 준비단계부터 우여곡절이 있 었고, 정부 할당량에 대한 반발, 배출권 가격 하락에 대 한 우려, 특정 산업의 경쟁력 약화 등 여러 진통을 겪은 바 있다. 지난해 12월 정부는 온실가스 배출권 거래제 제3차 계획 기간(2021 ~ 2025년)의 할당 대상 업체로 지정된 684곳에 온실가스 배출권 26억 800만 톤을 할 당했다. 이제 세 번째 사이클을 맞게 되는 국내 온실가 스 배출권 거래제가 탄소중립 실현에 어떤 기여를 하게 될 지 앞으로 주목해야 할 것이다. 그림 2. 최근의 국내 탄소중립 정책 추진 경과 히스토리제 34권 1호 2022. 01 61 2020년 10월 28일 문재인 대통령은 ‘2050 탄소중 립’을 선언하였고, 12월 30일에는 관계부처 합동으로 수립한 ‘2050 장기저탄소 발전전략(LEDS)’를 유엔 기 후변화 협약에 제출하면서 우리나라의 본격적인 탄소 중립 정책은 시작되었다. 탄소를 획기적으로 저감할 수 있는 탄소중립 혁신기술을 확보하기 위해 과학기 술정보통신부는 ‘탄소중립 10대 핵심기술 개발 방향’ 보고서를 발표하였다. 또한, 대통력 소속 2050 탄소중 립위원회가 출범하면서 탄소중립 청사진을 더욱 구체 적으로 수립하고자 노력하고 있다. 한편, 지난 8월 31 일 “탄소중립 녹색성장 기본법”이 국회 본회의를 통 과하게 되면서 우리나라는 전 세계 14번째로 2050 탄 소중립 비전과 이행체계를 법제화하였고, 10월에는 2050 탄소중립 시나리오 및 2030 NDC 상향 목표를 40 %로 발표하며 매우 적극적이고 도전적인 정책을 펼쳐 나가고 있다. 대통령의 탄소중립 선언으로부터 현재까지 십수 개월 동안 우리나라는 탄소중립을 향 해 숨 가쁘게 달려가고 있다. 정부의 정책 기조에 발맞 추어 각 산업 부문에서는 앞다투어 탄소중립 선언을 하였으며, 탄소중립 실현을 위한 R&D 과제 개발, 관 련 세미나 및 토론회, 포럼을 개최하며 탄소중립 사회 로의 전환에 대한 의지를 표명하고 있다. 3. 시멘트 산업의 탄소중립 추진 현황 시멘트는 석회석의 소성공정이 기본 공정이므로 필 연적으로 CO 2를 발생시키는 재료이다. 우리나라의 경우 포틀랜드 시멘트 1톤 제조 시 830 kg의 CO 2를 배출하여, 2019년 기준 CO 2 배출량은 약 39백만 톤에 달했다. 이렇듯 시멘트 산업은 철강, 발전과 더불어 대 표적인 탄소 다 배출 업종이기 때문에 탄소 배출량을 저감하도록 하는 강한 압력을 받는 산업이다. 그러나 우리나라의 시멘트 산업이 그동안 탄소배출 량 저감을 위해 많은 노력을 해 온 것은 잘 알려지지 않았다. 혼합시멘트의 사용량이 19 %의 수준에 머무 르고 있지만, 건설산업에서 가장 주력으로 사용하는 OPC의 혼합재 함량을 증가시켰기 때문에 시멘트의 탄소배출량은 매우 낮다. 현재 국내 시멘트의 평균 탄 소배출계수는 0.77로 유럽의 평균치인 0.75와 거의 유 사한 수준을 보이고 있다. 이는 그동안 시멘트 산업이 기후변화 방지를 위한 노력을 열심히 해 왔음을 나타 내는 지표이다. 하지만, 과학기술정보통신부에서 발 간한 ‘탄소중립 10대 핵심기술 개발방향’ 보고서에서 는 여전히 시멘트를 철강과 함께 탄소배출량이 많은 핵심 산업으로 분류하고 있고 앞으로도 지속적으로 탄소배출량을 저감해야 하는 환경에 놓여 있다. 한편, 지난 10월 관계부처 합동으로 발간한 2050 탄 소중립 시나리오안에 따르면, 시멘트 업계의 핵심 감 축수단으로 연료 전환과 원료 전환을 들고 있다. 연 료 전환의 경우 고체화석연료인 유연탄을 폐합성수 지 60 %, 수소열원(바이오매스 연동) 40 %로 완전히 대체한다는 계획이고, 원료 전환 기술은 석회석 원료 그림 3. 시멘트 분야 탄소중립 기술 Magazine of the Korea Concrete Institute 62 특집 2 | SPECIAL ARTICLES 를 슬래그 등으로 약 12 % 대체하고 혼합재의 비중 을 20 %까지 확대한다는 개념이다. 이러한 시나리오 에 의하면 2050년에는 약 53 %의 배출량을 저감시 킬 수 있다는 것이 정부의 목표이다. 또한, 자발적 온 실가스 감축 목표인 NDC(Nationally Determined Contribution) 상향 안을 살펴보면, 2018년 기준 2030 년의 온실가스 감축량은 12 %로 설정되었고, 폐합성 수지 연료 대체 36 %, 석회석 원료 대체 2 %, 혼합재 비중 15% 확대를 통해 목표를 달성할 계획이다. 이러한 정부의 정책을 추진하기 위하여 산업통상자 원부에서는 산업부문 탄소중립 R&D 기획총괄위원회 을 구성하고 철강, 석유화학, 시멘트 등 13개 업종에 총 6조 7000억원 규모의 국가연구개발사업 예비 타당 성 조사 기획안을 마련했다. 이 중 시멘트 분야에서는 9개의 전략과제에 총 9,300억원의 연구예산을 투입하 는 초대형 프로젝트를 기획하였다. 금번 예타에서 제 안된 시멘트 산업의 탄소중립 핵심기술 내용은 ① 원 료대체 및 전환기술, ② 저탄소 신열원 활용 공정효율 향상기술, ③ 공정발생 CO 2 포집 및 재자원화 기술로 정부의 시나리오와 크게 다르지 않다<그림 3>. 또한, 대부분의 전략과제가 2030년까지의 실증화를 목표로 하고 있어 이 초대형 프로젝트가 추진된다면, 시멘트 산업에서의 탄소중립 기술은 일정 궤도에 오를 수 있 지 않을까 기대해 본다. 한편, 시멘트 업계에서는 2021년 2월, 2050년 탄소 중립 추진을 위한 산 · 학 · 연 · 관 협의체인 ‘시멘트 그 린뉴딜 위원회’ 출범식을 개최하고, ‘2050 시멘트업계 탄소중립 도전 공동선언문’을 발표하였다<그림 4>. 이 날 행사에서는 산업부 및 산 · 학 · 연 전문가 등 약 15명이 참석하여 탄소중립 추진방안을 마련하였다. 시멘트 업계 대표기업 7개사는 “2050 탄소중립 도전 공동선언문”에 서명하여 탄소중립에 대한 적극적 동 참 의지를 공식적으로 표명하였고, 향후 온실가스 감 축을 위하여 함께 노력할 것이며, 이러한 의지를 시멘 트사 전체뿐만 아니라 수요기업과 협력사 등으로도 확산시켜 나가기로 약속하였다. 또한, 시멘트 그린뉴딜 위원회는 시멘트 유관 산업 에서 오랫동안 골치 아파했던 아이템인 혼합재 및 혼 합시멘트 KS 제 · 개정, 레미콘-콘크리트 염화물 규 제 개선, 신기술 적용을 위한 금융세제지원 확대에 관 련해서도 탄소중립을 위한 제도 개선이라는 시각에서 다양한 법 및 제도의 개선에 적극적인 노력을 기울이 고 있다. 이상으로 시멘트 산업의 탄소중립 추진 현황을 살 펴보았다. 시멘트협회가 중심이 되어 구성한 시멘트 그린뉴딜 위원회는 시멘트 업계의 입장과 정부의 탄 소중립 정책을 조율하며 탄소중립을 위한 다양한 접 근을 시도하고 있다. 시멘트 산업의 탄소중립 키워드 는 연료, 원료, 에너지, CCUS로 정리할 수 있다. CCS 및 CCU 기술이 갖는 기술적 미성숙도나 경제성, 또는 근미래에 상용화되기 어렵다는 점을 감안한다면, 지 금 당장 연구 개발을 통해 실현 가능한 연료 대체, 원 료 대체, 에너지 효율 개선에 집중적인 투자 및 지원이 필요할 것으로 생각한다. 4. 콘크리트 산업의 탄소중립 추진 현황 및 과제 콘크리트 1톤 생산 시 배출되는 CO 2량은 약 190 kg 인데 이 중 시멘트가 차지하는 비중은 거의 90 %에 육 박한다. 사실, 시멘트 생산 공정을 제외하면 골재 채 취, 콘크리트 제조, 운송 등 콘크리트 단계에서 발생하 는 CO 2는 시멘트와 비교하여 매우 낮은 수준이다. 그 래서인지 몰라도 정부의 정책 브리핑이나 탄소중립 관련 보고서에서 콘크리트 산업의 탄소중립에 대한 의지는 확인하기 어렵다. 사실상 국내에서는 콘크리 트의 탄소중립 정책은 없다고 생각될 정도이다. 정부 가 제시하는 탄소중립 정책은 시멘트 분야에 국한되 그림 4. 시멘트 그린뉴딜 위원회 출범제 34권 1호 2022. 01 63 어 있고, 콘크리트 분야에까지 미치지 못하고 있다. 하 지만 시멘트는 결국 콘크리트라는 완제품으로 이어지 는 특수성 때문에 콘크리트 분야에서의 탄소중립 역 시도 간과해서는 안 될 중요한 아이템이다. 유럽과 미 국에서 시멘트의 탄소중립 수단으로 제시한 것 중 가 장 큰 것이 콘크리트와의 협력이라는 것에서 알 수 있 듯이 콘크리트 부문의 협력 없이는 시멘트의 탄소중 립도 요원한 일이 될 것이다. 콘크리트 단계에서의 탄소저감 방안 중 하나는 콘 크리트 제조 단계에서 혼화재를 사용하는 것이다. 현 재 레미콘 산업에서는 콘크리트 제조 시 고로슬래그 미분말이나 플라이애쉬를 결합재로 일부 대체하여 사 용하고 있다. 결과적으로 시멘트의 사용량을 줄이므 로 탄소중립에 기여할 수 있다. 하지만, 향후 혼합시멘 트의 품질 규격이 제정되어 품질관리가 가능하게 된 다면 콘크리트 단계에서의 혼화재 사용은 콘크리트 품질관리 측면에서 불리해질 가능성이 있다. 업계의 입장차가 뚜렷한 부분인데 이해관계를 조정할 수 있 는 제도적 보완, 정부의 기업 지원 또는 세제 혜택 등 탄소중립 시대에서 시멘트와 콘크리트 산업 모두가 상생할 수 있는 현명한 솔루션이 제시되기를 희망해 본다. 또 다른 탄소저감 방법으로써 콘크리트 생산에 사용되는 재료의 품질을 향상시키는 것이다. 좋은 재 료를 사용하면, 동일한 공학적 특성을 달성하기 위한 시멘트 사용량이 저감되기 때문에 탄소중립에 기여할 수 있다. 이를 위해서는 시멘트 표준 및 품질에 대한 체계화, 골재 품질 향상, 혼합재 대량 사용 콘크리트의 품질 확보를 위한 혼화제의 개발 등이 필요하다. 무엇 보다 탄소중립 사회로 전환되었을 경우 콘크리트 제 조 및 시공 상황은 현재와는 다를 수 있으므로 콘크리 트 산업에서는 이에 대한 대응, 변화를 준비해야 할 것 이다. 한편, 우리 학회에서는 정부의 ‘2050 탄소중립 비 전’ 선언에 맞춰 2021년 5월 특별위원회인 “시멘트- 콘크리트 그린뉴딜 위원회”를 신설하여 콘크리트 산 업 탄소중립 로드맵 작성, 포럼 추진, R&D 기획 및 과 제 추진, 시멘트-콘크리트 산업의 Value Chain 구축 등 콘크리트 분야의 탄소중립에 부합하는 활동을 활 발히 하고 있다. 2021년 6월 24일 제3회 콘크리트의 날 행사에서는 건설 분야에서는 최초로 '2050 콘크리트 탄소중립'을 선언하였다<그림 5>. 이날 선언식에는 한국콘크리트 학회를 비롯해 한국건축시공학회, 한국도로학회, 한국 레미콘공업협회 등 콘크리트 관련 산 · 학계 22개 단체 가 공동으로 참여했다. 선언문에는 탄소중립 달성을 위한 저탄소 콘크리트 기술개발 및 생산구조 전환, 콘 크리트 중심의 순환경제 실현, 탈탄소를 위한 국제 협 력 강화 등에 관한 내용이 담겼다. 선언식에 참여한 단 체 22곳은 콘크리트 산업 경쟁력 강화를 통한 지속적 인 산업 발전을 위해 상호 협력할 계획이라고 밝혔다. 또한, 시멘트 콘크리트 그린 뉴딜위원회는 11월 킨 텍스에서 개최된 “아시아 콘크리트 엑스포”에서 콘크 리트 탄소중립 포럼을 개최하였다. 국내외 석학으로 부터 시멘트 콘크리트 분야에서 탄소중립 수단에 관 한 최신 기술 현황을 듣는 귀중한 자리였다. 강연 후에 는 많은 전문가들이 참여하여 탄소중립의 구체적 실 그림 5. 2050 콘크리트 탄소중립 공동선언문Magazine of the Korea Concrete Institute 64 특집 2 | SPECIAL ARTICLES 천방안에 관한 열띤 토의가 진행되는 등 성황리에 행 사가 진행되었다<그림 6>. 앞으로 탄소중립에 있어서 콘크리트 부문에서의 역 할은 더욱 커질 수밖에 없을 것이다. 콘크리트 관련 산 업이 좀 더 적극적으로 시멘트 산업과 연계를 통해 시 멘트–콘크리트 탄소중립이라는 큰 과제를 공동으로 해결하기 위한 노력이 필요할 때이다. 5. 맺음말 탄소중립이라는 목표는 전 세계가 동참하고 있고 또 선진국에 진입한 우리나라도 당연히 참여해야 한 다. 탄소중립은 더이상 ‘선택’이 아닌 ‘필수’이며 미래 세대의 생존을 결정짓는 더욱 가혹한 ‘의무’로 받아들 여야 하고, 정부를 시작으로 기업, 지자체, 시민사회, 국민 모두가 동참해야 하는 대단히 도전적인 과제인 것이다. 유럽연합은 유럽 그린딜 2019를 통해 시멘트 분야 에서의 탄소배출을 줄이기 위한 5C 전략을 발표하였 다. 5C 전략이란 “Clinker → Cement → Concrete → Construction → De-Carbonation”으로 이어지는 클 링커에서부터 시멘트, 콘크리트, 시공, 탄산화에 이르 기까지 다섯 단계가 유기적이고 상호 보완적인 밸류 체인을 이루어 탄소중립을 달성하겠다는 개념이다. 시멘트 산업 단독으로는 탄소중립을 달성하는 것은 어렵고 콘크리트 산업 및 건설산업과의 협업이 매우 중요하다는 의미이다. 우리나라도 유럽의 사례를 참고하여 시멘트와 연관 된 콘크리트 산업이 탄소중립에서 중요한 역할을 하 도록 제도 및 산업을 변화시킬 필요가 있다. 탄소중립 은 단기간에는 분명 위기의 아이템이지만, 관련 산업 이 협력하여 장기적인 기술개발에 전념하고 동시에 사회시스템을 잘 정비해 나간다면, 분명 매우 중요한 기회의 아이템이 될 것이다. 위기를 기회로 활용하는 슬기로운 행보에 우리 학회 모든 회원이 적극적으로 참여하시기를 희망해 본다. 그림 6. 시멘트-콘크리트 탄소중립 포럼 리플렛 1. Favier, A., De Wolf, C., Scrivener, K., Habert, G., A sustainable future for the European Cement and Concrete Industry_Technology assessment for full decarbonisation of the industry by 2050, 2018. 2. CEMBUREAU, Cementing the European Green Deal - RREACHING CLIMATE NEUTRALITY ALONG THE CEMENT AND CONCRETE VALUE CHAIN BY 2050, 2018. 참고문헌 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 65 3. IEA, Technology Roadmap, Low-Carbon Transition in the Cement Industry, 2018. 4. IEA, Net Zero by 2050 – A Roadmap for the Global Energy Sector, 2021. 6. 과학기술정보통신부, 탄소중립 기술혁신 추진전략 – 10대 핵심기술 개발 방향 보고서, 2021. 김의철 센터장은 동국대학교 에서 경영학을 전공하였다. 한국양 회공업협회를 거쳐 시멘트협회에서 기술지원 업무를 맡아 재직 중이다. 시멘트 품질의 안정화 및 다양한 온 실가스 저감 활동을 하고 있으며, 시 멘트, 레미콘, 콘크리트 기간산업협 의회를 운영하며 시멘트, 콘크리트 분야의 탄소중립을 실현을 위한 다 양한 활동을 하고 있다. cement@cement.or.kr 신상철 연구교수 는 2018년 일 본 큐슈대학교에서 서중콘크리트의 품질관리에 대한 연구로 박사학위 를 취득하고, 일본대학교 박사후 연 구원을 거쳐 현재 공주대학교 친환 경콘크리트연구소에서 연구교수로 재직 중이다. 관심연구 분야는 국내 시멘트 콘크리트 분야의 탄소중립 기술 개발이다. hiykhj@kongju.ac.kr 김진만 교수는 충남대학교 건 축공학과를 졸업하고, 동 대학원에 서 “고강도 영역 콘크리트의 공학적 특성에 미치는 제요인의 영향”이라 는 논제로 박사학위를 취득하였다. 이후 동아건설 기술연구소를 거쳐 1997년부터 공주대학교 건축공학 과(2021년에 그린스마트 건축공학 과로 명칭 변경)에 재직 중이다. 건 설분야에서의 순환경제 구현을 위 한 연구에 오랫동안 전념해 왔으며, 최근에는 산업부 산하의 “시멘트그 린뉴딜위원회”의 공동위원장을 역 임하면서 시멘트 콘크리트 분야에 서 탄소중립을 실현하기 위한 다양 한 활동을 하고 있다. jmkim@kongju.ac.kr 본 지침의 1장에서는 순환골재 생산 시스템을, 2장에서는 순환골재의 특성을 수록하였습니다. 3장에서는 순환골재 콘크 리트의 다양한 공학적 특성에 관해서 기술하였습니다. 4장에서는 순환골재 콘크리트 구조 거동을 다루고 있습니다. 5장에 서는 RILEM, 유럽, 중국, 일본의 표준 및 시방을 소개하여 순환골재의 활용을 위한 각국의 노력을 이해하고자 하였습니다. •저 자 : 한국콘크리트학회 •출판사 : 기문당 •발행일/Page : 2019.12.20/279 page •정가(비회원가) : 29,000원 •회원할인가 : 23,200원(20%) 순환골재 콘크리트 실무지침 도서 소개2050 시멘트 산업 탄소중립 실현 핵심기술(재료분야) Core Technology for 2050 Carbon Neutrality in the Cement Material Industry 송 훈 Hun Song 한국세라믹기술원 탄소중립소재센터 수석연구원 이종규 Jongkyu Lee 한국세라믹기술원 탄소중립소재센터 수석연구원 추용식 Yongsik Chu 한국세라믹기술원 탄소중립소재센터 수석연구원 특집 3 | SPECIAL ARTICLES Magazine of the Korea Concrete Institute 66 1. 머리말 시멘트업계는 2030 NDC 달성과 2050 탄소중립 실현이라는 정부 목표에 맞춰 원료 대체 및 전환, 저탄소 신열원 활용 공정효율 향상, 공정발생 CO 2 포집 및 재자원화 등의 기술개발을 준비하고 있다. 한편, 2021년 10월에 2030 NDC는 2018년 34.1백만 톤 배출에서 2030년 30백만 톤 배출로 약 12% 감축으로 상향되었고, 석회석 원료 대체 율 2 % 및 혼합재 비중 15 % 확대, 에너지 절감 2 %, 폐합성수지 36 % 활용을 감축 방안으로 제시하였다. 이렇듯 시멘트산업에서의 CO 2 감축에 대한 요구는 점점 커지고 있다. 시멘트산업에서 배출되는 전체 CO 2 중 약 93 %가 제조공정 중 발생하며, 약 60 %가 석회석의 탈탄산 반응으로 인해 발생한다. 따라서, 석회석 대체 및 전환을 통해 상당량의 CO 2 배출 감축이 가능하다. 시멘트 반제품인 클링커를 제조하기 위한 원료 중 석회석(CaCO 3) 비율은 90 %를 차지하며, 석회석은 약 38 % 의 CO 2를 함유하고 있다. 국내 클링커 생산량은 약 46백만 톤/년 수준이며, 이에 따른 혼합원료 사용량은 76백만 톤, 석회석 사용량은 68백만 톤 수준으로 추정된다. 국내 시멘트 제조과정에서 석회석 사용량으로부터 CO 2 발생량 은 약 26백만 톤이다. 따라서, 클링커의 사용 함량을 줄이고, 혼합재의 함량을 증대하고 동등한 품질을 갖는 혼합시 표 1. 국내 시멘트 산업의 클링커 생산량 추이 및 CO 2 발생량 추정 (단위 : 천 톤) 구분201520162017201820192020평균 클링커 생산량47,01549,14848,65745,35145,93241,89446,333 혼합원료 사용량77,57581,09480,28474,82975,78869,12576,449 석회석 사용량69,81772,98572,25667,34668,20962,21368,805 석회석 기인 CO 2 발생량26,32127,51527,24125,38925,71523,45425,940 * 혼합원료 사용량 = 클링커 생산량×1.65, 석회석 사용량=혼합원료 사용량×0.9, 석회석 CaO 평균품위 48% 및 석회석 기인 CO 2 발생량은 37.7 %로 가정제 34권 1호 2022. 01 67 멘트의 개발이 필요한 시점이다. 이에 본고에서는 석 회석의 원료 대체 및 혼합재확대 등의 시멘트 재료적 관점에서 탄소중립을 실현하기 위한 핵심기술에 대해 알아보고자 한다. 2. 시멘트산업 관련 탄소중립 실현 핵심 기술 2.1 석회석 원료의 비탄산염 원료 대체 기술 석회석 대체 비탄산염 원료로 활용 가능할 것으로 예 상되는 산업부산물은 철강산업 부산물인 슬래그류(고 로슬래그, 제강슬래그 등), 화력발전 부산물인 석탄재 류, 건설산업 부산물인 폐콘크리트 미분말이다. 상기 산업부산물들은 대부분 채움재 및 도로 기층용 보조재 등으로 재활용되거나, 매립장에 단순 매립된다. 시멘트 소성공정은 원료의 예열 반응, 탈탄산 반응, 클링커 반응으로 크게 구분할 수 있고, 이 3단계의 반 응에 필요한 열에너지량은 약 800 kcal/kg-클링커이 다. 이중 탈탄산 반응에서 약 60 %인 475 kcal가 사용 된다. 비탄산염 원료를 사용하면 시멘트 클링커 소성 공정에서 소요되는 전체적인 열에너지량 역시 저감 될 것으로 예측되나, 비탄산염 원료 사용에 따른 예열 및 클링커 반응에서의 열에너지 변화에 대한 연구 사 례는 거의 없어 이를 보완할 수 있는 기술개발이 필 요하다. 슬래그류 및 폐콘크리트 미분말 등은 예열 및 클링 커링 반응에 일정한 영향을 미칠 것으로 예상되며, 충 분한 연구를 통해 상기 반응에 대한 이해가 필요하다. 그림 1. 시멘트 소성공정에서의 CO 2 발생 그림 2. 2050 시멘트산업 관련 탄소중립 실현 핵심기술(재료)Next >