RE100, 제조업의 재생에너지 혁신

탄소중립의 기반은 수많은 글로벌 기업들이 참여하고 있는 RE100(Renewable Energy 100) 운동에서 찾을 수 있다. 

영국에서 시작된 이 운동은 재생에너지로 만든 전기만 사용하도록 권고하는 시민운동이다.

이미 애플, 구글, 페이스북, 삼성전자, LG화학 등이 이 운동에 참여 중이다. 

이처럼 기업들이 재생에너지만 사용한다면 탄소의 실질 배출량을 ‘0’으로 만들자는 탄소중립이 확산되는 것은 자명하다.

우리 정부도 이런 흐름에 발맞춰 지난해 10월 ‘2050년 탄소중립’ 계획을 발표한 바 있다.

곧이어 12월 7일에는 추진전략을 내놨고, 10일에는 대통령이 나서 ‘2050 대한민국 탄소중립 비전’을 선언하기도 했다.

세계 각국과 글로벌 기업들이 인류 공동의 목표를 달성하기 위해 협력하는 한편, 탄소중립이라는 새로운 시대를 맞아 경쟁력을 갖추기 위한 혁신의 속도를 높이고 있다.

다만 국내 산업구조는 제조업 비중이 높아 탄소중립 실현은 매우 도전적인 과제다.

철강, 석유화학 등 에너지 다소비 업종들은 당연히 탄소 배출량도 많다.

이 같은 업종들의 친환경화를 위한 연구개발과 지원에 더욱 집중해야 한다.

탄소중립을 실현하기위해 태양광, 풍력, 수소에너지 등의 ‘친환경 에너지로의 전환’,저탄소 산업구조로 변화를 위한 ‘에너지 효율화’, 

마지막으로 배출된 ‘탄소를 새로운 에너지원으로 재사용’한다는 3가지 주요

방향으로 구분해 연구개발과 산업계 지원이 이뤄져야 한다.

‘친환경 에너지로의 전환’ 관련 연구 즉, 신재생에너지 분야는 이미 오랜 시간 다양한 연구가 진행되고 있는 분야다.

다만 국내 에너지 발전비율 중 신재생에너지는 약 5.6%(2017년 기준)정도로 비중이 낮다.

가장 높은 발전 비율의 화력발전(66.8%)을 대체할 수 있는 방법이 강구되어야 한다.

수소에너지로의 전환이 대표적 방법 중 하나로 꼽힌다.

탄소를 배출하지 않을 뿐만 아니라 지속가능하고, 안전하며, 저렴한 에너지원이기 때문이다.

수소에너지를 우리 생활 전반에 도입한다면 탄소중립 실현에 가장 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

에너지 효율을 위한 그린수소 생산과 활용

한국생산기술연구원(이하 생기원)에서는 수소에너지 관련 연구를 크게 두 분야로 나눠 추진하고 있다.

첫 번째로는 건설장비, 농기계, 물류로봇, 레저용 카트 등 다양한 용량, 작동환경에 적용될 수 있도록 모듈화된 수소 연료전지 시스템 개발이다.

기존 수입에 의존한 수소 연료전지를 국내 기술로 만들어 이를 다양한 산업에 적용하는 것이다. 

두 번째로는 가역(Reversible) 연료전지 시스템이다. 

태양광, 풍력과 연계하여 잉여 전력 시에는 수전해로 사용해 수소를 생산하고, 전력 부족 시에는 연료전지로 운전하여 전력 생산하는 방식으로 그린수소 생산과 활용에 폭발적 성장을 기대할 수 있다.

‘에너지 효율화’는 최적의 에너지 사용량을 찾고, 고효율 설비를 투입해 제조현장의 탄소배출을 최소화하는 방법이다.

탄소중립을 위해 가장 빠르게 도입 가능한 방향이다. 이를 위해서는 생산 현장별 맞춤형 지원 사업이 선행되어야 한다. 

생기원은 이를 위한 방법 중 하나로 에너지공정 진단 및 모델 구축, 설비개선을 위한 지원 사업을 지자체와 함께 추진하고 있다. 

먼저 에너지공정 물질ㆍ에너지 밸런스가 포함된 에너지공정 시뮬레이션 공정 모델 수립한다.

이를 기반으로 한 공정개선 대안 도출로 최적의 에너지 효율화를 지원한다.

종국적으로 시설ㆍ공정개선을 위해 각 공정 개선 및 최적화 시스템을 제조 생산현장에 구축할 수 있도록 지원하고 있다.

다만 에너지 효율화만으로는 극복될 수 없는 제조업의 현안도 있다. 

우리나라의 대표적인 기간산업이자 에너지 다소비 업종인 철강, 석유화학, 정유, 시멘트 산업이다.

이미 상당한 수준의 에너지 효율화를 달성했지만, 탄소중립을 달성하기 위해서는 근본적으로 탄소를 배출하는 생산 방식을 바꿔야 한다.

이들 산업은 에너지 소비 외에 반응 메커니즘에서 이산화탄소가 발생하고 있어 신재생에너지 또는 그린수소의 공급 외에도 새로운 생산공정을 도입하여야 한다. 

철강제조에서의 수소 환원 제철이 대표적인 사례로서 엄청난 비용과 시간이 투입되어야 하는 만큼 기업, 정부, 연구소가 모두 참여하는 프로젝트가 될 것으로 예상된다.

마지막으로 굴뚝에서 배출되는 ‘이산화탄소를 재사용’하는 방법으로, 대표적으로 CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage)기술이다. 

이산화탄소 자원화 기술을 말하며 이산화탄소를 이용해 에너지와 연료를 생산한다. 

배출가스 중 CO2를 포집해 유용물질인 탄산칼슘을 획득하는 기술이다. 열역학적으로 CO2의 순 저감효과가 가장 큰 기술 중 하나이다.

국내에도 이미 상용화에 근접한 기술들이 존재하지만 폐기물관리법상 제조한 탄산칼슘은 폐기물로 분류가 된다.

결국 지정된 폐기물 재활용업자가 아니면 탄산칼슘을 활용하기 어렵다는 한계가 있었다.

2021년, 한국생산기술연구원의 그린 비전

생기원은 이러한 상황에서 정부 출연(연) 중 선제적으로 지난해부터 중소벤처기업부 지정 제4차 규제자유특구사업에 ‘이산화

탄소 자원화 규제특구’로 선정된 울산광역시와 함께 관련 연구개발 및 지원을 수행하고 있다. 

규제자유특구사업은 일정 범위(지역, 취급방법, 안정성 등) 내에서 지정된 특구사업자가 소각장에서 생산한 탄산칼슘을 건설소재와 화학소재로 자유롭게 활용하고 실증할 수 있도록 특례를 부여하고 있다.

조금 더 구체적으로 해당 사업을 소개하자면 2021년부터 총 2년간 국비, 시비, 민자를 포함한 177억 원의 사업비로 울산시, 생기원 등 15개 특구사업자가 추진하는 사업이다.

핵심원료는 제철산업에서 배출되는 슬래그라는 부산물이다. 

첫 번째 실증사업은 울산폐기물소각시설에서 배출되는 CO2를 저순도의 탄산칼슘을 합성하며, 이를 건설소재 즉, 도로포장용 콘크리트, 테트라포드, 인공골재, 경량블럭 생산에 활용한다. 

두 번째 실증사업은 울산 하수슬러지처리시설에서 배출되는 CO2를 고순도의 탄산칼슘을 합성하며, 이를 화학소재 즉, 특수제지, 섬유, 고무, 합성수지 생산에 활용한다. 

특히 생기원은 총괄주관기관이자 사업화 지원을 담당한다.

이번 사업을 통해 실증된 기술을 2030년까지 국내에 보급해 총 매출 2,640억 원 발생, 탄산칼슘 2,076만 톤 제조, 이산화탄소 109만 톤 포집이 가능할 것으로 기대된다.

무엇보다 정부가 추진 중인 그린뉴딜, 2050년 탄소중립과 궤를 같이한다.

이미 EU를 시작으로 주요국들에서는 친환경 기업 위주로 거래와 투자를 제한하려는 움직임이 확산되고 있다.

이에 따라 국제 경제규제와 무역 환경도 급변하고 있다.

다만 고무적인 것은 우리가 지난날 산업화를 빠르게 이뤄 주요국들을 따라잡을 정도의 저력이 있다는 것, 그리고 ‘탄소중립’이라는 과제는 비교적 모든 국가가 동등한 출발선상에서 시작한다는 점이다.

다시 말해 탄소중립은 기업과 국가에는 또 한 번 도약할 수 있는 발판을, 그리고 개인에게는 삶의 질을 향상 시켜줄 수 있는 일거양득의 기회라는 것이다.

생기원은 지난 31년간 그래왔듯이 산업계가 꼭 필요로 하는 기술 개발과 지원으로 이번 ‘2050 탄소중립’을 향한 도전에도 망

설임 없이 지원을 이어나갈 계획이다. 

기관의 모든 노하우와 역량을 투입해 도움이 필요한 기업이 있다면 언제든 생기원의 문을 두드려 주기를 바란다. 

어려운 도전이지만 피할 수 없는 도전인 ‘탄소중립’의 과제를 생기원과 함께 헤쳐나가길 기대한다