업계, 합리화설비투자액 2019년 1948억서 내년 5208억 '훌쩍'

공해 ↓, 안전 ↑, 에너지절약 ↑…설비 유지·보수등 '대규모 투자'

유연탄 대신 폐타이어, 폐합성수지등 '순환자원 활용' 갈수록 늘어

피터 호디노트 "EU 시멘트 생산 90% 대체연료로…인체에도 무해"

A시멘트사는 내년에 합리화설비투자에 상반기 824억원, 하반기 842억원 등 총 1666억원을 쏟기로 했다. 이 회사는 올해도 관련 투자에 549억원을 목표하고 계획대로 진행하고 있다.

올해 808억원을 계획하고 있는 B시멘트사도 내년에 상반기 358억원, 하반기 272억원 등 총 630억원을 합리화설비투자에 지출할 예정이다.

'합리화설비투자'란 공해, 환경·안전 등 강화된 환경 규제에 대응하고 자동화, 에너지절약 등을 통한 원가절감을 목적으로 하는 비용을 말한다. 대규모 장치산업인 시멘트 공장의 설비 유지 및 보수도 여기에 포함된다.

22일 한국시멘트협회에 따르면 시멘트회사들은 지난 2019년부터 내년(계획)까지 설비에 총 2조315억원을 투자했거나 예정하고 있다. 이 가운데 합리화설비투자만 전체의 87%인 1조7745억원에 이른다.

연도별 합리화설비투자액만 2019년 당시 1948억원에서 3053억(2020년)→3896억(2021년)→3640억(2022년)→5208억원(2023년)으로 크게 느는 추세다.

업계 관계자는 "정부가 제시하고 있는 탄소중립 목표를 달성하기 위해선 화석연료인 유연탄을 대체하는 폐플라스틱, 폐타이어 등 순환자원 사용을 확대해야하며 질소산화물(NOx) 배출 부담금 등 정부의 강화된 환경규제를 준수하기위한 환경설비 구축도 최대한 빨리 마무리해야한다"면서 "설비투자 투입 규모는 갈수록 증가할 수 밖에 없는데 특히 질소산화물 배출 저감을 위해선 정부에서 권고하고 있는 SCR설비 도입에만 향후 9000억원 가량을 추가로 지출해야한다"고 전했다.

'선택적 촉매 환원설비'로 불리는 SCR은 배출 가스에 암모니아 또는 요소수와 같은 환원제를 분사한 뒤 촉매(TiO2)에 반응시켜 질소산화물을 줄이는 장치를 말한다.

그런데 SCR을 설치하기위해선 소성로(킬른) 1개당 2400㎡의 공간이 필요하다. 이는 기존 생산공장에 있는 폐열회수 발전설비와 자리 다툼이 불가피하다. 가장 큰 문제는 비용이다.

SCR은 1기당 설치비만 400억~600억원이 들어간다. 이는 킬른마다 1기씩을 설치해야한다. 운영비도 만만치 않다. 업계에선 개당 운영비만 연간 200억원이 소요될 것으로 보고 있다. 현재 시멘트회사 공장에 있는 킬른은 총 35개로, 업계 전체적으로 매년 7000억원 가량을 SCR을 운영하는 비용으로 지출해야하는 상황이다. 연료비, 환원제, 전력비, 촉매교체비 등이 여기에 해당한다.

독일 티센크루프 폴리시우스 기술부문 총괄책임자인 우베 마스는 "독일을 제외한 서유럽은 전체 생산라인의 약 20%를, 동유럽은 이보다 낮은 약 10%의 생산라인서 SCR를 도입해 적용하고 있다"면서 "SCR을 점차 확대하고 있지만 설치후 예상보다 효율이 낮은 경우도 있어 본격적으로 확대하기까진 시간이 필요해보인다"고 말했다.

유럽연합(EU)의 경우 SCR을 설치할 땐 자금을 지원하는 것으로 알려져 있다. 하지만 효율이 낮아 불가피하게 철거를 하고 재설치시엔 개별 회사가 설치비 전액을 감당해야한다. 한국은 지원금 없이 저리로 융자를 해주고 있다. 그러나 SCR을 설치한 국내 시멘트 공장은 단 한 곳도 없다.

이에 따라 우리나라의 경우 질소산화물 저감을 위해 현재 공장마다 운영하고 있는 SNCR(선택적 비촉매 환원설비)의 효율 개선을 지속적으로 추진해나가고 있다.

시멘트는 석회석 채광→30㎜이하 크기로 조쇄→점토, 규석, 철광석 등 부원료 투입 후 건조·분쇄→예열(850~900℃) 및 초고온 소성(1450℃ 이상)→클링커 분쇄→시멘트 출하 등의 공정을 거친다.

이 가운데 '회전식 가마'로도 불리는 킬른을 통해 소성하는 과정이 핵심이다.

특히 소성과정에서 초고온의 열은 시멘트의 품질과 직결되기 때문에 1500℃ 이상을 일정하게 유지해야한다. 공기중의 질소와 산소는 고온에서 결합해 질소산화물로 바뀐다. 시멘트가 다른 시설에 비해 질소산화물을 많이 배출할 수 밖에 없는 것은 이런 이유 때문이다.

한국의 경우 시멘트는 철강, 석유화학에 이어 3번째로 탄소를 많이 배출하는 업종에 이름을 올리고 있다. 이는 전세계적으로도 비슷하다.

시멘트 업계에서 또다른 숙제 중 하나가 순환자원 재활용이다.

유한한 자원인 유연탄 대신 소성과정에서 폐타이어, 폐합성수지, 재생유 등을 대체연료로 사용하는 것이 관건이 되고 있다.

독일의 경우 유연탄 대체율이 65%에 달한다. 하지만 한국은 18%에 그치고 있다. 독일에선 유연탄 대신 대체연료로 산업폐기물, 생활폐기물, 하수슬러지, 플라스틱, 폐타이어, 펄프 및 종이류 등이 폭넓게 쓰이고 있다.

한국도 폐타이어, 폐합성수지, 페고무류, 폐목재 등을 대체연료로 쓰고 있지만 미미하다. 이 과정에서 한정된 대체연료를 놓고 소각로업계와 시멘트업계의 줄다리기도 팽팽하게 이어지고 있다.

한국시멘트협회 관계자는 "시멘트산업의 순환자원 재활용은 대세가 되고 있다. 미국, 유럽 등에선 80년대부터 폐기물 문제 해결을 위해 시멘트 소성로에 순환자원을 재활용하는 기술이 실용화됐고 지속적으로 확대되고 있다"면서 "특히 지난 수십년간 순환자원으로 만든 시멘트에 대해 꾸준한 연구와 모니터링 결과 순환자원을 사용한 시멘트는 기존 시멘트와 품질 차이 없이 동일하고, 안전하다는 것이 입증이 됐다. 국내 시멘트산업 분야에서도 폐기물 처리문제를 해결하고 온실가스 저감을 위해 순환자원 재활용 확대가 필요한 상황"이라고 강조했다.

온실가스 배출계수(CO₂t/TJ)를 살펴보면 유연탄 95, 폐타이어 85, 합성수지 75, 폐유 74 등으로 유연탄이 높다. 또 열량은 유연탄이 6000Kcal/㎏, 폐합성수지가 4500~8000Kcal/㎏로 투입 폐합성수지의 품질이 좋다면 유연탄보다 더 높은 열량을 낼 수 있다. 이는 유연탄에 비해 폐합성수지가 온실가스를 덜 배출한다는 의미이기도 하다.

프랑스에 본사를 둔 라파즈시멘트에서 에너지 및 전략소싱 부문 부사장을 역임하고 2013~2015년엔 유럽시멘트협회장을 맡기도 한 피터 호디노트는 "EU에서 생산하는 시멘트의 90% 가량은 대체연료를 사용한다. 콘크리트로 사용시 시멘트 품질이나 인체 건강에 전혀 문제가 없다"면서 "대체연료 사용은 폐기물을 줄이고 희소한 화석 연료 사용을 줄이며 탄소 배출량을 최소화할 수 있는 가장 좋은 방법"이라고 말했다.