'온실가스 배출' 제철·시멘트·플라스틱이 주 원인이다
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'온실가스 배출' 제철·시멘트·플라스틱이 주 원인이다
  • 박재용
  • 승인 2020.01.16 09:00
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[박재용의 기후위기 비상행동 시리즈] ① 온실가스 주범을 외면하는 정부

시민들의 환경에 대한 의식은 빠르게 변해 텀블러 가지고 다니기, 일회용품 쓰지 않기, 에코백 쓰기 등 다양한 노력이 이루어지고 있지요. 그러나 이런 노력에는 한계가 있습니다. 이산화탄소가 가장 많이 배출되는 곳은 따로 있기 때문이지요

세계 전체에선 어떤지 살펴봅시다. 그림 1의 그래프를 보면 발전 부문이 25%인데 그 중 산업을 위한 발전이 11%입니다. 그리고 산업부문이 21%, 수송부문이 14%입니다.

그림 1. 경제부문별 온실가스 배출 비중. IPCC, 2014.
그림 1. 경제부문별 온실가스 배출 비중. IPCC, 2014.

 

우리나라는 어떨까요? 발전소(열병합발전소포함) 34%, 산업부문 31%, 수송부문 13%, 산업공정 8%로 이 네 부문이 전체의 86%를 차지하지요(그림 2 참고). 수송부분에서도 산업 제품 수송이 절반 이상이고, 발전 부문에서도 총 발전의 50% 이상이 산업용으로 사용됩니다. 결국 산업 부문에서 이산화탄소 발생량을 줄일 수 없다면 말짱 헛것이 된다는 이야기입니다.

그림 2. 2013년 국내 온실가스 배출량 부문별 비중. 출처: 환경부
그림 2. 2013년 국내 온실가스 배출량 부문별 비중. 출처: 환경부

 

우리나라는 특히 산업 부문에서의 온실가스 배출 비중이 높은 국가인데, 에너지 다소비 산업과 온실가스 배출 공정이 많은 산업 비중이 다른 나라보다 높기 때문입니다.

그런데 2016년 박근혜 정부에서 발표한 <2030 국가온실가스감축 기본로드맵>에서는 다음과 같이 명기되어 있습니다.

온실가스 감축목표 이행과정에서 발생하는 산업계 부담을 완화하기 위한 보완조치로, 산업부문 감축률 12%를 초과하지 않도록 고려하여 국가 경제에 미치는 영향을 최소화하였다.”

그리고 20187월 문재인 정부 들어 보완한 로드맵에서도 산업 부문 감축 비율은 20.5%로 다른 부분에 비해 현저히 적습니다. 더구나 그 중 상당량은 재생에너지 전기발전 증가에 의한 것이라 산업 부분 자체 감축분은 더 적습니다. 물론 어쩔 수 없는 측면도 있습니다. 앞서 말한 것처럼 이미 우리나라 산업구조가 온실가스 배출량이 많도록 구성되어 있으니까요. 하지만 정말 대책이 없다기보다는 경제 성장이라는 가장 중요한 목표 아래 기후 위기에 대한 대응을 종속 변수로 놓고 대책을 세우기 때문은 아닐까요? 여러 산업 영역 중에서도 이산화탄소를 가장 많이 배출하는 부문의 현황과 대책을 직접 살펴보도록 합시다.

 

① 제철 산업

포스코는 우리나라를 대표하는 제철회사입니다. 그런데 이 포스코가 만들어내는 이산화탄소가 어마어마하다는 것을 아시나요? 광산에서 채굴한 철광석은 산소와 결합한 산화철의 형태인데 그 결합이 대단히 강해서 코크스를 이용합니다. 코크스는 석탄을 가공해서 순수한 탄소 덩어리로 만들어진 녀석입니다. 이 코크스가 산소와 결합하면서 자연스레 철은 환원이 됩니다.

그런데 탄소인 코크스가 산화철로부터 산소를 얻으니 그 자체로 이산화탄소가 됩니다. 또 이 때 철강석이 녹을 정도의 고온으로 가열하는데 이 때 연료로는 주로 석탄을 쓰지요. 그래서 포스코에서 한 해 내놓는 이산화탄소 양이 어마어마합니다.

산업 부문만 놓고 봤을 때 제철산업이 이산화탄소 배출량에서 차지하는 비중이 24%나 됩니다. 즉 세계 전체 산업부문 이산화탄소 배출량의 1/4이 제철 산업에서 나오는 것이죠. 더구나 세계 인구가 증가함에 따라 제철에 대한 수요는 계속 늘어납니다. 제철 산업에서 획기적으로 이산화탄소 배출량을 줄이는 것이 필수적인 이유입니다.

그림 3. 국내 기업별 온실가스 배출 현황.
그림 3. 국내 기업별 온실가스 배출 현황.

 

제철 산업의 이산화탄소 절감 대책은 크게 세 가지입니다. 하나는 코크스 대신 다른 물질을 쓰는 것이고, 두 번째는 폐고철을 재활용하는 비율을 더 높이는 것입니다. 세 째로는 발생하는 이산화탄소를 포집하여 저장하는 것이죠.

폐고철을 활용하는 것은 전기로입니다. 현재 전기로는 전체 철강의 1/4의 생산하고 있지요. 하지만 문제는 전기로는 전기를 무지막지하게 먹는다는 점입니다. 현대제철이 우리나라 전기 사용량 1위인 것은 바로 이 때문입니다. 10만 명 정도 사는 도시 전체 전기 사용량과 비슷합니다. 또 제품 품질이 용광로에서 생산하는 제품보다 떨어지는 단점도 있습니다.

코크스 대신 연구 중인 것은 수소입니다. 스웨덴의 SSAB란 철강회사가 2020년 완공을 목표로 공장을 건설하고 있습니다. 포스코도 연구를 진행 중입니다. 그러나 문제는 수소는 어떻게 얻을 것이냐는 거죠. 전기를 사용하는 것이 현재로선 가장 유력한 방안입니다. 그런데 전기로와 마찬가지로 막대한 전기를 사용해야 하므로 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해선 결국 전기 생산 과정에서 신재생에너지 비율이 높아져야지만 의미가 있다는 것이죠. 또한 탄소 대신 수소를 환원제로 사용하는 기술이 안정적으로 자리 잡기 위해서는 꽤 오랜 시간이 걸릴 것이라는 예상도 있습니다.

이산화탄소를 포집하여 저장하는 기술도 현재는 시범적으로 그 경제성을 확인하는 정도에 그치고 있습니다. 즉 시급한 기후 위기에 대한 즉각적 대응책은 별반 없는 셈입니다.

 

② 시멘트 산업

시멘트 산업 또한 이산화탄소 배출 2위의 오명을 가지고 있습니다. 산업부문 전체에서 18%의 비중을 차지하고 있지요. 시멘트 재료인 석회석을 1,400로 가열하는데 화석연료를 사용하기 때문에 이산화탄소를 배출하고 또한 석회석이 클링커가 되는 과정에서 이산화탄소가 또 배출됩니다. 석회석은 탄산칼슘이란 물질인데 제조 과정에서 산화칼슘이 되면서 이산화탄소가 배출되는 거지요.

따라서 시멘트 제조 과정에서 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄이기 위해선 두 부문 모두 바뀌어야 합니다. 먼저 화석 연료의 사용을 줄여야 하지요. 또한 클링커 단계를 거치지 않거나 클링커 단계에서 발생하는 이산화탄소를 포집할 필요도 있습니다. 그러나 현재 제조 과정 자체에서 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄이는 방법은 시범적 연구에 머무르고 있을 뿐입니다.

 

③ 석유화학산업

세 번째는 석유화학업종입니다. 석유에서 추출된 나프타를 원료로 다른 산업이 요구하는 다양한 원재료를 만들어 공급하는 산업인데 원료에 있는 탄소 성분이 모두 제품으로 변환되지 않고 부생유나 부생가스, 폐가스 등으로 변환되기 때문이지요. 이들 부가물은 연료로 사용되거나 소각되는데 이 과정에서 이산화탄소가 발생합니다. 또 생산된 제품 가운데서도 비료나 윤활유, 세제, 휘발성 유기용제 등은 수명이 짧아 단 시간 내에 산화되어 이산화탄소가 배출됩니다. IPCC 1996Guideline에 따르면 석유화학제품의 원료인 나프타에서 발생하는 이산화탄소 비율은 약 25%입니다. 즉 원료의 4분의 1이 온실가스로 배출되는 것이다('정유 및 석유화학 산업 온실가스 배출특성 연구' 참고).

그림 4. 플라스틱 종류별 온실가스 배출량. 출처: 네이처 기후변화
그림 4. 플라스틱 종류별 온실가스 배출량. 출처: 네이처 기후변화

 

결국 석유화학업종에서 온실가스를 줄이기 위해서는 두 가지 방향이 필요합니다. 하나는 생산과정에서 발생하는 온실가스를 줄이기 위한 노력입니다. 이를 위해선 이산화탄소 포집 시설을 확보하는 것과 함께 발생하는 이산화탄소 자체의 양을 줄이는 일도 요구됩니다. 그러나 포집 시설은 아직 시범적 단계이고, 생산과정에서 발생하는 온실 가스를 줄이는 기술 개발 또한 지지부진한 상황입니다.

 

④ 플라스틱 제조업

네 번째는 플라스틱 제조업입니다. 현재 플라스틱의 산업별 이산화탄소 배출 비율은 12%이고 총 이산화탄소 배출량에서 차지하는 비중은 3.8%입니다. 그런데 문제는 플라스틱 산업의 성장속도가 대단히 가팔라서 현재의 추세대로라면 2050년경에는 훨씬 더 비중이 커질 것이라는 점이죠. 현재 플라스틱 생산 증가율은 연 4%에 이릅니다. 플라스틱에서 나오는 이산화탄소는 생산 단계에서 61%, 가공 단계에서 30%, 소각 등 영구폐기 단계에서 9%가 배출됩니다. 결국 생산 단계에서의 발생량을 줄이는 것이 관건인 셈이지요.

플라스틱 산업에서 이산화탄소를 줄이기 위해선 어떻게 해야 할까요?

가장 먼저는 재활용을 강화하는 것입니다. 산타바바라 캘리포니아주립대 산업생태학자 로런드 가이어에 따르면 현재 세계 플라스틱의 90.5%가 재활용이 되지 않고 있습니다. 재활용을 늘인다면 그만큼 플라스틱 생산과정에서 발생하는 이산화탄소를 줄일 수 있습니다. 플라스틱 생산을 위해선 정유업체에서 석유를 정제하여 나프타를 생산하고, 이를 다시 석유화학업체에서 플라스틱 원재료인 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등으로 변환하여 제공해야 합니다. 이 모든 과정에서 지속적으로 이산화탄소가 방출되지요. 그러나 기존 플라스틱을 재활용한다면 정유과정과 석유화학산업과정에서 발생하는 이산화탄소는 최소한 나오지 않아도 됩니다.

하지만 이런 재활용을 위해서는 애초에 재활용이 가능하게끔 만들어져야 합니다. 예를 들어 우유 용기로 많이 쓰이는 종이팩의 경우 2015년 기준으로 재활용이 용이한 1등급이 전체의 74.6%를 차지하고 재활용이 어려운 2등급이 25.3%를 차지합니다. 이에 비해 패트병의 경우 1등급은 불과 1.75%밖에 되질 않고 2등급이 86.6%입니다. 아예 재활용이 되질 않는 3등급도 9.79%에 이르고 있지요.

두 번째로는 친환경 플라스틱의 비중을 늘리는 것이다. 친환경 플라스틱은 작물을 원료로 해서 만들게 되는데 이 작물들을 재배하는 과정에서 이산화탄소를 흡수합니다. 친환경 플라스틱은 전분이나 셀룰로오스, 키틴, 폴리락타이드 등의 생분해성 수지로 만들어지는데 이들 원료는 옥수수나 감자로부터 얻어집니다. 물론 이들이 분해될 때도 이산화탄소는 발생하지만, 곡물이 재배되는 과정에서 흡수한 이산화탄소양을 고려하면 탄소 중립적 제품입니다. 더구나 생분해성 제품이기 때문에 기존 플라스틱처럼 오랫동안 분해되지 않아 겪게 되는 문제도 해결이 되지요.

세 번째로는 생산과정과 가공, 운송 과정에서 요구되는 에너지를 화석연료가 아닌 재생에너지로 바꾸는 것이죠. 이론적으로는 100% 재생에너지로 바꾼다면 온실가스 배출이 51%까지 줄어드는 것으로 추산합니다. 물론 이는 플라스틱 산업만의 문제 해결책은 아닙니다. 다양한 산업영역에서 석유나 석탄 천연 가스 같은 화석연료의 사용을 줄이고 대신 전기를 사용하는 것만으로도 이산화탄소 배출량은 확실히 줄어듭니다.

네 번째로는 플라스틱 수요 자체를 줄이는 것입니다. 물론 힘들죠. 플라스틱만큼 싸면서 사용상의 장점을 가지는 것이 쉽지는 않습니다. 하지만 부분적으로 많이 사용하는 것부터 줄여나가야겠지요. 비닐봉투 대신 장바구니를 쓰는 것처럼 말이지요. 그리고 이를 위해선 시민들 개인의 노력도 필요하겠지만 이를 유도하고 강제하는 정책적 제도적 뒷받침이 필요합니다.

이런 네 가지 방법 중 어느 하나를 택하는 문제가 아닙니다. 이 모든 방법을 다 사용할 때 비로소 플라스틱 사용에 의한 이산화탄소 문제를 극적으로 해결할 수 있습니다. 미국 산타바바라 캘리포니아주립대 연구팀에 따르면 여러 전략 가운데 어느 하나라도 플라스틱 유래의 온실가스 배출을 상당히 감축할 것으로 기대했는데, 전혀 그렇지 않았다. 두 가지를 묶어봐도 마찬가지였다. 모든 전략을 실행했을 때에라야 온실가스 배출의 감축이 이뤄지는 것으로 분석됐다. 재생 에너지 도입과 재활용 및 수요관리 정책을 동시에 적극적으로 펼치면 2050년 온실가스 배출량을 2015년 수준으로 동결할 수 있다.“고 말했습니다(한겨레 기사 재인용).

 

⑤ 제지산업

다섯 번째는 제지업입니다. 천연 펄프로 종이 1톤을 만들려면 나무 24그루를 베어야 하고, 종이를 만드는 과정에서 소비되는 에너지는 9671kWh이고 물은 86503리터가 필요합니다. 이 과정에서 이산화탄소가 2541kg 발생하고 그 외 폐기물 872kg이 나옵니다. A4 한 장 만드는데 2.88g의 탄소가 발생하는 것이지요. 특히나 제지산업에서의 문제는 에너지 사용량이 대단히 많다는 것입니다. 특히나 전기 에너지 사용비율은 일정하거나 감소 추세이지만 석유 사용 비율은 2005년 기준 매년 25% 가량 증가하고 있는 실정이었습니다. 이는 제지 공정 중 건조부에서 많은 양의 증기를 사용해야 하는 특성 때문입니다. 국내 종이 수요는 포장용 산업용지가 54%로 가장 많고 그 다음이 인쇄용지로 26%, 세 번째는 신문용지로 11%입니다.

가장 먼저는 종이 생산 공정에서 온실가스를 줄이는 노력을 기울이는 것입니다. 즉 증기를 만드는 과정에서 화석연료 사용을 줄이는 것이죠.

두 번째는 재생지를 사용입니다. 종이 원료인 펄프는 대부분 수입해서 사용하고 있습니다. 펄프는 나무로부터 오지요. 물론 제지회사들은 나무를 베면서 다시 그 자리에 새로운 나무를 심는다고 하지만 그렇다고 생태계가 형성되는 것은 아닙니다. 다시 베어내어 펄프를 만들기에 적당한 나무를 심는 것뿐이지요. 결국 생태계를 개간해서 농지로 만드는 일과 별반 차이가 없습니다. 더구나 베어낸 나무의 크기로 새로 심은 나무가 자라기까지의 기간에는 이산화탄소 흡수량에 있어서도 커다란 차이가 있습니다. 그리고 나무를 펄프로 가공하는 과정과 그 펄프를 운송하는 과정에서도 역시나 이산화탄소가 발생합니다. 제지공장에서 펄프로 종이를 만드는 과정에서도 또 온실가스가 발생합니다. 재생지를 사용하면 이산화탄소 감소량은 15%에 달합니다. 물론 그 외에도 나무 10그루가 덜 베이고 에너지도 1400kWh만큼 덜 쓰이지요.

국내 폐지 회수율은 대단히 높은 편입니다. 2007년 현재 80%대를 넘어섰습니다. 하지만 현재 재생종이 사용량을 보면 더 많은 여지가 있습니다. 2008년 국내에서 소비된 종이는 869만 톤입니다. 그 중 700만 톤 정도가 펄프로 만들어졌고 나머지 169만 톤이 재생용지를 사용한 것입니다. 즉 재생지 사용의 여지는 더 크다는 뜻이지요.

또 하나 종이책보다 전자책이 이산화탄소 배출량이 더 적습니다. 다만 전자책 리더기를 만드는 과정에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 생각하면 이는 책을 많이 보는 경우에 해당됩니다. 물론 따로 전자책 리더기를 구입하지 않고 기존에 있던 패드나 폰 혹은 컴퓨터로 본다면 전자책이 훨씬 더 좋겠지요. 중고책을 구입하는 것과 도서관을 이용하는 것도 한 방법일 것입니다. 종이를 이용한 다른 1회용품을 사용하지 않도록 하는 일도 중요합니다. 일회용 컵이라든가 종이 상자 등이 해당되는 것이겠지요.

 

⑥ 알루미늄 산업

여섯 번째는 알루미늄 관련 산업입니다. 알루미늄의 원재료는 산화알루미늄으로 산소를 떼어내고 순수한 알루미늄 형태로 만들어야 하지요. 이를 위해 전기분해를 해야 하는데 양극으로 쓰는 탄소가 알루미늄에서 분해된 산소와 만나 이산화탄소나 일산화탄소로 배출됩니다. 그리고 전기 분해과정에서 막대한 양의 전기 에너지가 필요합니다. 이 두 가지가 알루미늄 생산에서 이산화탄소가 무지막지하게 나오는 이유입니다.

이와 관련하여 흥미로운 소식이 있습니다. 아이폰으로 전세계 휴대폰 시장을 쥐락펴락하는 애플은 대부분의 제품에서 알루미늄을 핵심 재료로 사용하는데 2018년 알루미늄 생산기업인 알코아 코퍼레이션과 리오 틴토 알루미늄과 함께 탄소 무배출 알루미늄 합작사업 추진을 발표합니다. 이산화탄소 대신 산소를 배출하는 새로운 제련 방법을 이용하겠다는 겁니다. 이들은 2024년부터 판매에 들어가겠다는 계획입니다.

그러나 또 하나의 문제는 여전히 남아있지요. 바로 막대한 전기를 쓴다는 점입니다. 이 문제는 알루미늄 산업 자체로 해결될 수 없고 전체 전력 생산에서 재생에너지가 차지하는 비중을 높여가는 것으로 극복할 수밖에 없는 문제입니다.

또 하나의 중요 지점은 재활용입니다. 알루미늄의 경우 재활용 과정에서 드는 에너지가 제련에 비해 10%도 되지 않기 때문이지요. 더구나 탄소 전극에서 이산화탄소가 발생하지도 않고요. 그리고 비교적 재활용이 잘 되고 있는 분야이기도 합니다.

 

결론: 산업 부문의 온실가스 배출을 줄이려면

이들 여섯 산업부문이 배출하는 이산화탄소양을 합하면 전체의 67%가 됩니다. 그렇다면 이들 산업 부문의 온실가스 배출을 줄이기 위한 방법은 무엇일까요?

앞서 살펴봤듯이 가장 중요한 것은 재활용입니다. 종이, 알루미늄, 철강, 플라스틱에 이르기까지 이산화탄소가 가장 많이 발생하는 지점은 가공과 폐기가 아니라 생산 영역입니다. 생산 자체를 줄이는 것이 가장 중요한 이유입니다.

두 번째로 생산과정에서의 이산화탄소 저감 노력이 필요합니다. 공정을 개선하고, 추가 비용이 들더라도 이산화탄소 저감 장치를 도입하는 등의 일입니다. 생산과정에 필요한 에너지를 전기로 전환하는 것이 중요합니다. 또한 화석연료 대신 전기에너지를 기본 베이스로 생산과정이 운영되도록 해야 합니다. 물론 이는 전기 생산에서 재생에너지 비율이 높아지는 것을 전제로 합니다.

이 두 방법 모두 우리들 시민이 할 수 있는 영역은 아니라 여길 수 있지만, 꼭 그렇지는 않습니다. 이들 기업이 생산과정에서의 이산화탄소 저감 노력을 얼마나 기울이고 있는지에 대한 감시와 항의를 통해 기업들의 노력을 강제할 수 있습니다. 또한 법적 정책적 압박을 가할 수도 있습니다. 이들이 이산화탄소 저감 장치를 (비용이 더 듦에도 불구하고) 적극적으로 도입하게 하려면 그냥 기업들의 선의만 바라서는 될 일이 아닌 거지요. 그리고 이는 첫 번째와 두 번째 노력과 궤를 같이 할 것입니다. 시민들이 온실가스 감소를 위해 재활용을 하고 소비를 줄이는 것이 실제 결과로 나타난다면 이들 기업들도 생산량이 감소하는 위기 속에서 대응을 하지 않을 수 없을 것이기 때문입니다. 이는 다음 칼럼 주제인 소비 거부 운동에서 다시 자세히 다루도록 하겠습니다.

*이 칼럼 시리즈의 근거들은 <1.5, 생존을 위한 멈춤>에서 인용하였습니다.

박재용    chlcns@hanmail.net  최근글보기
과학저술가. <경계 생명진화의 끝과 시작>, <짝짓기 생명진화의 은밀한 기원>, <경계 배제된 생명의 작은 승리>, <모든 진화가 공진화다>, <나의 첫 번째 과학공부>, <4차 산업혁명이 막막한 당신에게>, <과학이라는 헛소리> 등 과학과 사회와 관련된 다수의 책을 썼다. 현재 서울시립과학관에서 강의를 하고 있다.

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