당진시 탄소중립문제 해결을 위한 선제대응 방안

당진시는 당진산단 내에 있는 현대그린파워에서 우수한 포집 기술을 보유하고 있다. 이는 탄소중립을 추진해 나가는 핵심기술인 동시에 당진경제를 되살려낼 수 있는 성장동력이 된다. 따라서 당진시는 우선 현대제철과 당진화력발전, GS EPS 등에서 배출되는 배기가스에 대한 종합 분석자료를 확보하고 이를 분리, 포집하는 기술을 확보하여야 한다. 그리고 분리된 각종 배기가스를 재사용, 재활용, 제거 등을 통하여 해결함으로써 탄소를 감축시켜 나갈 수 있는 기틀이 마련되는 것이다.

우선 현대제철의 코크스 가스에서 배출되는 일산화탄소나 이산화탄소, 질소, 메탄가스와 함께 황, 나프탈렌, 오일류, 타르 등 부수물을 분리, 포집하는 기술을 확보하고 이를 재자원화, 재활용하는 프레임 워크를 구축하여 탄소 중립을 완성시켜 나가야 한다.

이같은 중장기 프로젝트는 4년제 선임공무원이 이끌어 나가는 지방정부의 체제에서 감당할 수 없는 20, 30년 장기프로젝트이다. 때문에 결국 당진시민들이 주도하는 민관거버넌스체제가 이를 감당해 나가야 될 것이다. 따라서 당진시는 이런 탄소 중립을 완성시켜 나갈 프레임워크를 구축하기 위한 탄소중립 시민연대를 중심으로 하여 이를 뒷받침해 줄 수 있는 탄소중립 지원센터를 구축해 나가야 할 것이다.

이같은 프레임워크는 일반인들이 이해하기 어려운 내용이기에 2019년 2월에 한국생산성 기술연구소에서 발표한 ‘환경문제 해결형 선제대응 정책’이라는 보고서를 기준으로 당진시 탄소중립 실행기구를 구축하는데 자료가 될 수 있는 내용을 정리해 본다.

첫째, 당진산업단지 내 입주기업의 배출하는 폐 부산물(자원·에너지) 등에 관한 각종 자료를 확보하고 이를 관리해 나갈 수 있는 시스템을 구축해야 한다.

의사가 진단을 내리기 위해서는 먼저 환자의 신체적인 각종 상황을 정확하게 파악해야 올바른 진단이 나올 수 있다. 이같이 당진산업단지 내에서 배출되고 있는 각종 오염물질 등에 대한 정확한 분석 데이터를 확보해 나가야 한다.

이같은 시스템 구축은 당진시로써는 아무런 준비가 되어있지 않아 각종 기술을 보유하고 있는 컨설팅업체와의 업무협약을 통하여 당진산업단지에 대한 정확한 배출원 분석자료를 확보해 나가는데 주력 해야 한다.

구체적인 자료 확보내용은 다음과 같은 4가지 내용으로 구축해야 한다.

(1) 자원·에너지 순환데이터 구조 구축

(2) 자원·에너지 순환 정보 및 네트워크 관리 기술개발

(3) 스마트자원·에너지폐쇄순환 그리드

(4) 자원·에너지 순환 플랫폼 개발사업화 발굴 기술 등으로 분석 데이터를 확보하여 당진산업단지 내에 환경문제를 해결해 나가는 밑그림을 그려나가야 한다.

자원·에너지 순환데이터란 공공데이터, 센서, IoT 데이터, 사용자 정보의 실시간 수집정보를 검색하고 처리하기 위한 자원·에너지 데이터를 말한다. 실시간 모니터링 IoT 센서 노드 구축 및 배치, 폐기물 발생량 데이터 수집을 위한 모니터링 IoT 센서 노드 구축 및 배치 등으로 구체적인 해결방안을 마련해야 한다.

그 다음으로 요구되는 자료는 자원·에너지 순환 정보 및 네트워크 관리기술 개발이다.

Web기반의 폐자원 네트워크 상 수요/공급자 간 수급관리 및 부산물 교환 최적화 기술로서

다른 생산공정 간 원자재·중간작용 투입요소·부산물·최종 산물의 매칭을 위한 적합한 평가 척도가 이뤄져야 한다. 이는 또한 자원·에너지와 폐기물 수거 및 처리를 위한 인력 및 장비의 효율적인 모니터링 IoT 무선 네트워크 시스템을 구축해야 실효성을 확보할 수 있다,

그리고 자원·에너지 순환 사업화 발굴 기술이 요구된다. 이는 기업 재사용을 위한 자원·에너지의 사업성 요건에 대한 에너지 효율 분석(원 단위), 투입재원 대비 사업성과 예측, 재료의 수급분석 등이 뒷받침되어야 한다.

마지막으로 스마트자원·에너지 폐쇄순환 그리드 플랫폼을 개발하여야 한다. 즉 빅데이터, AI, IoT 기술을 융합한 제조사업장 클러스터 내 스마트 산업공생기술 개발 및 이를 활용한 개방형 시스템 개발하고 자원·에너지 정보 관리기술, 네트워크 관리기술, 사업화 관리기술을 연동· 호환하여 개방형 플랫폼으로 구축해야 한다.

단기적으로는 정부 및 공공기관에서 제공하는 개방 데이터를 융합·활용하고 중·장기적으로는 민간데이터와 융합하여 활용도를 극대화시켜 나가야 한다. 개방형 플랫폼 내 개별 플랫폼 간 호환 위한 데이터 정보 전송 네트워크을 구축해서 원활한 소통을 통한 실질적인 거래가 이뤄질 수 있도록 노력해야 한다.

둘째, 당진산업단지 내에 자원순환 공유거래센터를 구축해야 한다.

산업단지 내에서 공유 가능한 자원이 거래될 수 있는 공간을 마련하여 기업간 자원 재활용 및 인력 공유 활성화를 추진한다. 이를 위해 인력, 부품, 재료(재활용·재사용 재료, 사용하다 남은 재료 등), 기기, 차량, 공구, 공동구매 등을 추진해 나가야 한다.

환경부는 순환자원정보센터를 운영하여 폐기물을 재활용 및 유통정보를 제공하고 있으나 공급과 수요 원활하지 않은 실정이다. 그래서 폐자원 재활용 및 유통정보를 공유하고, 전자입찰 등 수요와 공급정보를 제공하는 온라인 사이트를 구축해야 한다. 사업현장에서 필요한 다양한 자원과 인력 및 기기 등을 공유하는 공유거래소가 부재, 산업단지별 적합한 공유거래소가 필요하다.

해외에 선진국에서는 지방정부, 시민단체, 기업이 공동으로 주도하여 자원순환 경제 실현을 위해 재활용률 프로젝트를 활성화하고 있다. 특히 네덜란드의 경우 정부는 비영리단체와 기업이 공동으로 WASTED Project를 이행할 수 있게 관련 정책 제공, 순환경제 구축을 통해 재활용률 향상 시키고 있다. 즉 WASTED Lab 운영, 수거 가방을 통해 플라스틱 수거, 거래 화폐 활성화, 공공기기 활용해서 제품 제작(WASTED 블록), 인력 교류 등이 이뤄질 수 있는 시스템을 구축해야 한다.

이같은 거래는 단순히 당진산업단지 내에서만 이뤄지는 것이 아니라 전국단위의 각종 기업체에게도 정보 내용이 공개되어 원활한 거래가 성립될 수 있는 개방된 플랫폼을 구축해야 한다. 이같은 노력으로 당진산업단지 내에서 배출되는 각종 배기가스를 재활용, 재자원화 등의 과정을 거칠 수 있도록 하여 당진 산단아 버려지는 에너지와 자원의 공공 거래가 이뤄지는 중개소 역할을 담당해 낼 수 있어야 한다.

당진시의 탄소배출은 97%가 배출업체들에 의해서 이뤄진다. 배출업체들의 탄소중립은 화석연료 사용을 청정에너지로 전환하는 일과 이같이 버려지는 에너지와 자원을 재활용하여 에너지효율성 제고와 에너지 절약을 통하여 이뤄질 수 있는 일이다.

사실 당진시에서 배출되는 7,200만톤의 탄소를 모두 재활용할 수 있다면 에너지 전환없이도 탄소중립이 완성될 수 있다. 그렇지만 이런 재활용은 아직도 시작단계에 불과한 실정이어서 실효성을 거두기 위해서는 많은 노력과 비용이 요구되는 일이다. 그렇다면 탄소를 중심으로 재활용 방안에 관련된 내용을 정리해 보면 당진시민들이 탄소중립을 위해서 무엇을 어떻게 해야 될 것인지 쉽게 이해할 수 있다.

지금까지 이산화탄소는 기껏해야 드라이아이스나 탄산음료의 원료로 사용하는 정도이었다.

최근 CCUS(이산화탄소 포집 및 재활용)기술이 본격화 되면서 환경문제을 해결해 나가는 방안이 되면서 탄소 재활용은 수익도 창출할 수 있는 일석이조(一石二鳥)의 효과를 거둘 수 있는 대안으로 부각 되고 있다.

사실 이산화탄소가 대량으로 배출되는 화력발전이나 제철소 등에서는 배출되는 탄소를 포집하여 저장하려는 CCS기술은 오래전부터 개발되어왔던 기술이다. 그렇지만 현실적으로 안전한 저장장소를 찾기란 쉽지 않았다. 즉 지하 약 1,000m 깊이의 대염수층 및 석유/가스층, 석탄층 등을 찾아내어 저장고로 이용해야 하고 주변 지역주민들이 절대 반대에 부닥쳐 추진하기에 한계를 갖고 있었다.

최근 포집된 탄소를 활용하여 자원이나 제품을 생산하는 기술이 널리 개발되어 CCU가 이산화탄소를 감축시켜 나가는 주요한 방안으로 부각되고 있다.

최근까지 탄소를 재활용하는 기술개발에 대한 방향을 살펴보면 바이오 연료전환, 화학제품의 원료로 활용, 광물탄산화를 통한 건축자재 생산 등 다각적인 방면에서 이를 활용하는 기술이 개발되고 있다.

첫째, 바이오 연료로 전환

이산화탄소를 생물학적으로 고정하거나 인공광합성 과정을 통해 연료로 전환하는 분야는 CCU 가운데 가장 주목받는 분야이다. 즉 실효성 있는 생물학적 고정으로는 이산화탄소 흡수와 생장이 빠른 클로렐라, 플랑크톤 등 미세조류를 활용해 바이오 디젤을 생산하는 방안이다. 즉 미세조류를 활용할 경우 배출가스에서 고순도의 이산화탄소를 분리하지 않고 그대로 활용할 수 있고, 바닷물, 폐수 등 거의 모든 물을 활용할 수 있으며, 재배 주기가 약 하루로 짧다.

현재 미세조류 1톤의 이산화탄소 흡수 능력은 1.8톤에 달하나, 전체 가치사슬 상의 이산화탄소 배출량 감안시 바이오매스 1톤당 이산화탄소 순감축량은 0.5톤 수준으로 추산되고 있다.

이산화탄소 순감축 효과를 향상시키기 위해 생산능력이 높은 미세 조류 균주 개발, 필요 부지 면적을 획기적으로 줄일 수 있는 광생물 반응기 등 혁신적 조류 재배 시스템에 대한 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.

서해안은 해조류 생산지로 최적지이므로 해조류를 생산하는데 이산화탄소를 주입시켜 대량의바이오 에너지를 생산, 연료로 사용하는 것은 물론 플라스틱이 생분해되지 않는 문제를 해결해 나가는 단초가 되고 있어 세계 각국들이 가장 관심이 높은 분야라고 할 수 있다.

둘째, 화학 제품의 원료로 활용

현재 대부분의 화학 제품들은 석유를 원료로 사용하고 있으며, 생산과정에서 대량의 탄소가 배출된다. 따라서 탄소를 화학 제품의 원료로 활용할 경우 배출 저감효과는 물론 원료 사용도 줄일 수 있어 일거양득(一擧兩得)의 효과를 기대할 수 있다.

현재 카보네이트(Carbonate) 계열은 탄소의 구조와 거의 유사해 그대로 탄소를 삽입, 사용할 수 있다. 그래서 기존 공정에 활용될 수 있으며 폐수 및 부산물 발생도 거의 없어 손쉽게 접근할 수 있다.

수요 측면에서도 2차 전지와 연료전지용 전해질 물질로 사용되거나 단열재 등 다양한 용도에 사용되는 폴리우레탄의 전구체로 사용될 수 있다. 더욱이 LCD 제조공정에서 세척제나 대표적 엔지니어링 플라스틱인 폴리카보네이트의 원료로도 이용될 수 있어 높은 부가가치의 창출이 기대된다.

셋째, 광물탄산화를 통해 건축 자재 생산

바다 속 산호, 조개가 이산화탄소를 포착해 석회석 등의 광물질을 만들어내는 과정을 흉내 낸 광물 탄산화 기술은 널리 이산화탄소를 감축시키는 기술로 활용되고 있다.

우리나라 철강생산량은 7,100만톤으로 세계 5위의 철강생산국이다. 이에 따라 발생되고 있는 슬래그의 양은 약 2천만톤에 이르고 있다. 그런데 슬래그에는 칼슘 및 마그네슘과 같은 알칼리 금속이 약 20-40 wt.% 함유되어 있다. 이의 추출방법을 최적화 및 저비용의 공정기술이 확립된다면 이산화탄소 저감 물질로서 활용될 수 있다.

즉 슬래그로부터 400만톤/년 CO2를 저감 할 수 있으며, 이와 동시에 약 800만 톤의 부가적인 탄산화물질을 얻을 수 있다. 이러한 물질은 건축자재 및 자연산 석회석 시장의 대체는 물론 환경보호와 새로운 산업 창출에 활용될 수 있을 것으로 평가된다.

광물탄산화 방식은 용광로나 화력발전소 설비에 접목시켜 슬래그나 석탄재 등의 부산물을 활용할 수 있는 기술이 개발되고 있어 기존 시멘트 생산공정을 대체할 수 있는 계기가 마련되고 있다. 또한 생체모방적 이산화탄소 전환 방식을 통해 건축 자재를 생산할 수도 있다.

이같이 배출되는 탄소의 재활용, 재자원화 방안을 찾아내서 이를 추진해 나갈 수 있는 업체들을 연결시켜 새로운 사업을 추진한다면 당진산업단지의 첨단성장산업을 유치할 수 있는 기틀이 마련되면서 당진경제를 활성활시켜 나갈 수 있는 성장동력이 되는 것이다.

탄소중립이란 지금까지 아무도 가보지 못한 전혀 새로운 길이라고 한다. 그러기에 실수할 수 있는 확률도 높지만 성공할 경우 그에 따른 큰 기회를 확보해 나갈 수 있는 계기가 되는 것이다.

아무쪼록 당진시의 탄소중립을 성공적으로 추진해 나가기 위해서 무엇을 어떻게 해야 될 것인지 먼저 당진시민들이 인식전환을 갖고 적극적으로 나설 때 해결의 실마리는 풀리게 될 것이다. 그래서 뜻 있는 당진시민들이 모여서 스터디 그룹을 만들어 진정으로 당진시의 탄소중립방안을 모색해 나가는 노력부터 시작되어야 할 것이다.

이같이 여러 탄소활용방안 중에서 당진시의 특성에 맞는 방안을 찾아내서 이를 사업화를 추진해 나갈 수 있도록 탄소중립 당진시민연대가 나서서 이에 대한 컨트럴 역할을 담당해 나가야 할 것이다.