시멘트산업편

 글 올리는 순서

1. 2013년 의무 감축 이행에 대한 대응나서야

2. 발전분야 온실가스         

3. 시멘트 산업분야

4. 보일러 분야                                                

5. 철강산업 분야 

6. 제지산업 분야                                             

7. 정유산업 분야   

8. 석화산업 분야                                      

9. 버너산업 분야             

10. 요ㆍ로산업 분야                            

11. 비금속산업 분야   

12. 기술확산과 향후 과제는                                    

시멘트 산업은 주원료인 석회석과 기타 점토지 광물 등을 혼합 분쇄해 약 1400도 이상의 고온에서 소성시켜 시멘트를 제조하는 산업이다. 온실가스의 주된 성분인 이산화탄소는 시멘트의 원료인 석회석 반응과정에서 62%, 벙커시유, 유연탄 등 연료 연소과정에서 38%가 발생하고 있다.

지난 1980년대 이후부터 시멘트 제조 급증으로 인한 이산화탄소 발생량은 해마다 늘어가고 있다. 전문가들은 이에 따라 정부와 업계는 온실가스 저감을 위한 공동 대응 방안 마련에 나서야만 한다고 강조하고 있다. 

◆ 우리나라 시멘트 산업 현황
시멘트 산업은 자본집약적 에너지 집중형 장치산업이며 시멘트 제조에 필요한 에너지는 열에너지와 전력으로 구분되고 시멘트 제조공정의 개발이나 개선은 에너지효율의 향상에 비중을 두고 진행돼 왔다.

에너지 다소비 업종인 시멘트 산업은 기업스스로 감축목표를 설정해 정부와 협약을 체결하고 정부는 자금지원, 규제완화 등의 인센티브를 부여하는 VA제도에 적극 참여해 에너지 절약에 최선을 다하고 있다.

또한 시멘트 산업은 장치산업으로 효율에 관계되는 많은 부분이 설비에 의존하기 때문에 획기적인 신기술의 개발 보다는 기존의 설비에 대한 효율 개선이 기술 공정 개발의 주요 대상이 되고 있다.

지난 1997~1998년 사이에 일시적으로 에너지 소비량이 감소했는데 이는 IMF의 여파로 건설경기의 침체가 주요인이었다. 1998년부터 에너지원 단위는 시멘트 생산량 증가에 따라 에너지지 소비량이 크게 늘어나고 있음에도 불구하고 낮아지는 추세를 나타내고 있다.

에너지원단위가 감소추세를 보이고 있는 것은 시멘트 수요가 크게 증가하자 생산업체들이 생산구조의 효율성 증진을 위해 생산설비의 증설개체를 지속했기 때문이다.

에너지원단위를 주요 경쟁국들과 비교해 보면 에너지 효율이 세계수준인 일본과 비슷한 수준을 나타내고 있을 뿐만 아니라 주요 경쟁국들보다는 낮은 수준을 보이고 있다.

국내 시멘트 생산업체들의 에너지 절감을 위한 노력은 에너지 효율을 높이기 위해 지난 1980년대 초부트 시멘트 소성공정을 열효율이 낮은 반건조식 레폴(Lepol)공정 및 4단 SP공정에서 건조식 NSP공정으로 전환하고 있다. 이로 인해 시멘트 소성공정 중 NSP 공정의 비중이 일본의 83%보다 높은 95% 수준에 이르고 있다.

분쇄공정은 종전의 볼 밀(ball mill)에서 롤러 밀(roller mill)로 교체해 나가고 있다. 롤러 밀은 분쇄효율이 높아 전력소비가 적고 분쇄, 분급, 건조를 동시에 함으로써 설비가 간소화된다는 이점이 있다. 또한 분쇄자동화 시스템 및 고효율 분리기의 도입도 확대도고 있다.

슬래그시멘트에 대한 생산력을 늘리면서 이로부터 에너지 소비량을 절감하려는 노력 등이 진행 중이다. 포틀랜드시멘트와 슬래그시멘트 생산 시 에너지 소비량을 비교한 결과는 표와 같다.


표는 국내 시멘트 제조사별 에너지 절약관련 자발적 목표를 나타내고 있다. 업체들은 5년 동안 새로운 공정의 도입 또는 기존 공정 개선을 통해 60만 TOE의 에너지를 절감한다는 계획이다.

◆ 시멘트산업과 온실가스 배출
이산화탄소에 대한 배출 현황에서는 1994년 3월 기후변화협약이 발효되면서 이산화탄소 배출 억제라는 새로운 환경문제가 대두되고 있다.

이산화탄소는 시멘트의 원료인 석회석 반응과정에서 62%, 벙커시유, 유연탄 등 연료 연소과정에서 38%가 발생하고 있다.

포틀랜드시멘트의 탄산가스 배출량은 0.235kg.C/kg로, 이는 강판 생산의 경우 0.436kg.C/kg보다도 작은 것으로 나타나고 있다. 시멘트 산업에서의 탄산가스 문제는 원료체굴로부터 소성, 분해, 수송 그리고 궁극적으로는 건설에 이르기까지 각 단계에서의 에너지 절감문제를 적극적으로 고려해 현재 어느 정도 수준까지에는 도달했으나 이러한 노력은 한층 더 경주돼야 할 것으로 본다.

앞서 언급된 통계자료에서 제철소에서 발생하는 폐기물인 고로슬래그를 시멘트의 일부로서 대체할 경우 탄산가스 발생량이 0.138kg.C/kg 정도로 현격히 감소한다고 보고되고 있다.

이산화탄소 발생량은 1980년대 중반부터 시멘트생산량 급증으로 크게 증가하고 있을 뿐만 아니라 앞으로는 계속 증가추세가 지속될 것으로 예상된다. 따라서 정부와 업계는 시멘트산업에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있는 대응방안을 시급히 마련해야 할 것으로 요청되고 있다.


◆ 감축수단 도출

엑서지엔지니어링과 서울대하교 공학연구소는 시멘트산업의 온실가스 감축대상 공정과 관련 크게 채광, 원료, 가공, 열처리, 제품화 및 출하 공정으로 구분하고 원료 가공 공정은 3개의 세부 공정으로 열처리는 2개의 세부 공정으로 구분해 제시했다.

조사대상 기술은 상용화되지 않은 기술 및 현재 상용화가 완료됐으나 국내에 적용되지 않은 기술을 포함해 총 17개의 기술을 제시하고 있다.

시멘트 제조 공정은 일반적으로 채광, 원료 가공, 열처리, 제품화 및 출하 공정으로 구분할 수 있으나 채광, 원료 가공 및 제품화 공정의 경우 일부 기술의 적용이 명확하게 구분되지 않고 중복되며 기술의 개발이 한 분야의 공정에만 적용되는 것이 아니라 다른 공정에도 파급효과를 미치는 특징을 가지고 있다.

시멘트 제조 공정의 경우 공정 개발 및 개선 형태는 다른 산업 공정의 경우와 유사하게 대부분 시스템 개발 보다는 부분 공정 개선이 중점적으로 수행됐으며 기술조사에 의하면 전체 17개 기술 중 4개의 기술이 시스템 개발에 해당되고 13개의 기술이 부분 공정 개선에 해당하고 있다.

조사 대상 기술의 기술 개발 수준으로 보면 전체 17개 기술 중 1개의 기술이 응용 단계로 분류되고 실증 단계로 분류되는 기술은 없었으며 16개의 기술이 상용화 단계로 분류된다.

다음의 감축 수단은 한국양회협회 및 국내의 시멘트 생산 업체에 대한 현장 방문 및 관련 자료에 대한 협조 요청을 통해 년도별 시멘트 생산 현황, 업체별 생산 공정 특성, 세부 기술의 문제점 및 실제 공정 개선 현황 등에 대한 내용을 통해 확보한 내용이다.


시멘트 생산 공정에 대하여 온실가스를 감축할 수 있는 단위 기술에 대한 조사를 수행한 결과 시멘트 산업이 가지는 장치 산업이라는 특성상 에너지의 절감은 새로운 공정의 개발 보다는 주로 설비 즉, 단위 기술의 개발에 주안점을 두어 진행돼 왔다.

따라서 온실 가스 감축 수단 또한 단위 기술 개발 위주로 수행했으며 온실가스와 관련된 대부분의 에너지 절감은 예열, 소성 및 냉각과 관련된 단위 기술에서 이루어지고 있다.

박명오 엑서지엔지니어링 대표는 "시멘트 산업에서 온실 가스를 갘축하기 위해선  예비 하솔로, 소성로 및 크링커 냉각기에 관심이 집중돼 있다"며 "기존에 사용되는 연료를 대체해 온실 가스의 배출을 원칙적으로 감소시킬 수 있는 신공법의 개발에 역점을 두어야 할 것으로 판단된다"고 말했다.

◆ 국내 업계 대책

에너지 다소비 업종인 시멘트 산업은 기업 스스로 감축목표를 설정해 정부와 협약을 체결하고 정부는 자금지원, 규제완화 등의 인센티브를 부여하는 VA제도에 적극 참여해 에너지 절약에 노력하고 있다.

시멘트업계는 한국양회공업협회와 함께 온실가스 배출현황 파악을 위한 통계방법 구축에 나서고 있다.

이를 위해 협회와 업계는 총 3차년도에 진행되는 연차별 추진계획을 수립했다.

각각 1차 년도에는 시멘트산업 온실가스 배출량 산정지침을 개발하고 2차년도에는 업체별 배출통계 구축함과 함께 온실가스 감축수단을 검토한다는 방침이다.

그리고 3차년도에는 시멘트산업의 감축 잠재량을 도출하고 온실가스 감축대책을 수립한다는 계획이다.

이를 위해 아-태 파트너십 시멘트 T/F팀 활동과 동종업계의 해외 사례 벤치마킹을 수행해 나간다는 방침이다.

올 상반기에 시멘트 업계는 지난 3월 마틴 슈나이더 독일 시멘트협회 대표를 초빙해 독일의 시멘트산업의 이산화탄소 저감현황을 듣는 자리를 마련했다.

협회에 따르면 이날 발표에서 슈나이더 회장은 유럽의 저감목표는 8% 각각 독일은 21%, 영국 12.5% 스페인 15% 정도를 목표로 하고 있다고 전했다 한다.

또한  그는 유럽은 배출권 거래가 산업계 이산화탄소 저감의 주요수단이 되고 있으며 독일 시멘트 산업 이산화탄소 방안에 대해 소성로의 현대화와 폐기물 연료사용 확대와 함께 혼합시멘트의 사용 확대를 거론했다.

올들어 우리나라를 포함한 아-태 파트너십 시멘트 T/F를 가동했다. 이 팀은 역내 국가들이 기후변화협약 및 온실가스 저감을 위한 공동대응 방안 마련을 위해 구성한 것이다.

이미 올들어 두차례 추진회의가 지난 1월과 4월 호주 시드니와 미국 샌프란시스코에서 열렸다. 차기회의는 오는 9월 중국 시안에서 개최한다.

또한 시멘트산업의 온실가스 감축을 위한 국내 자체 연구사업도 추진되고 있다.

세종대학교가 용역을 맡아 오는 12말월까지 시멘트산업의 기후변화협약 대응방안 연구 프로젝트가 한창 진행되고 있다.

세종대 측은 "이번 연구를 통해 시멘트산업의 배출량 산정지침, 배출실태와 감축기술 조사와 함께 시멘트산업의 대응방안을 수립함을 목표로 하고 있다"고 말했다. 

정부와 업계는 하반기에는 시멘트산업의 온실가스 배출통계를 구축하고 감축사업에 대한 감축실적 등록을 추진하고 해외 시멘트산업의 온실가스 배출 저감 기술 집중 조사를 벌일 계획이다.

제 1차 이행기간 중 온실가스 배출감축 의무를 부담하고 있는 독일 등 선진국 시멘트 산업의 온실가스 배출 저감 추진실적, 저감 기술 및 대체연료 활용 시스템 등을 조사해 국내 시멘트 산업의 이산화탄소 저감과 폐자원 활용 시스템을 설정검토한다는 방침이다.

이와함께 시멘트산업의 온실가스 감축 방향 설정 및 정부의 배출권 모의거래 시행제 대비에 앞서 CDM과 배출권거래제 등 교토 메카니즘 적용성을 검토한다는 방침이다.

아울러 시멘트 산업의 감축목표 설정 기준 검토 및 배출 저감 기술 조사 등을 통한 감축 잠재량을 파악할 계획이며 시멘트 산업의 온실가스 저감을 위한 추진현황 홍보와 함께 기후변화협약 관련 정보교류 및 추진방향 설정을 위한 세미나를 11월 중에 개최한다.

양회공업협회는 "이를 통해 감축 목표 설정을 위한 기준을 검토하고 배출 원단위, 배출 총량 온실가스 배출 저감 기술 적용을 통한 감축 잠재량을 파악하고 대체자원 이용 확대를 통한 감축 잠재량 파악 및 에너지기술연구원과 함께 이산화탄소 분리회수방법 검토와 감축 잠재량 파악 시 문제점 및 개선방안을 검토한다는 방침"이라고 전했다.

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