오스트리아 홀심 매너스도프 공장, 시멘트 제조 CO2 배출량 전세계 '최저 수준'

'유럽의 녹색 심장' 자처, 대체연료 90%까지…태양광, 풍력발전 사용 준비도

그리스 타이탄 에프카르피아 공장, 킬른에 친환경 수소 사용…향후 10% 목표

디지털 혁신 미리 준비, AI로 운영·유지·보수등 효율화…화석연료·온실가스 ↓

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【빈(오스트리아)·테살로니키(그리스)】오스트리아의 수도 빈(Wien)에서 자동차를 타고 남동쪽으로 40~50분 정도 달리면 만나는 글로벌 시멘트기업 홀심(Holcim)의 매너스도프(Mannersdorf) 공장. 석회석 채광 때문에 보통 산이나 구릉에 있는 여느 공장과 달리 이곳은 녹색의 초원이 펼쳐진 들판에 사일로, 예열탑, 굴뚝 등 시멘트공장의 상징물들이 우뚝 솟아있다.

홀심 매너스도프공장은 130년 전인 1984년부터 가동을 시작해 현재 연간 130만톤(t)을 생산하는 오스트리아 최대의 시멘트공장이다.

지난 23일 한국시멘트협회 및 회원사 관계자들과 공장을 방문한 기자에게 베르트홀드 크렌(Berthold Kren) CEO는 매너스도프 공장을 "유럽의 녹색 심장(THE GREEN HEART of EUROPE)"이라고 소개했다.

그도 그럴것이 이 공장은 2023년 기준으로 시멘트 1t당 온실가스인 이산화탄소(CO2) 배출량이 2021년 520㎏에서 지난해엔 495㎏까지 줄었다. 이는 전세계 평균(611㎏)이나 오스트리아 평균(534㎏)보다도 낮은 수준이다. 특히 온실가스 주범인 유연탄 대신 시멘트 제조 공정에 폐플라스틱, 폐목재 등 대체연료인 순환자원을 100% 가깝게 사용하는 독일(평균 565㎏)보다도 낮다. 영국은 627㎏, 미국은 736㎏로 다소 높다.

기자가 공장을 둘러보는 중간에도 대체연료를 싣은 트럭이 보관창고로 들어왔다. 트레일러 하나에는 25~30t을 적재할 수 있다. 매너스도프 공장에는 매일 10대가 넘는 트레일러가 총 300~400t의 순환자원을 쏟아붓기를 반복한다.

베르트홀드 크렌은 "2022년에 81%이던 대체연료 비중은 현재 85~90%까지 올라갔다. 우리의 또다른 공장인 오스트리아 남쪽의 레츠네이(Retwnei)에선 97~98%의 대체연료를 유연탄 대신 쓰고 있다"고 설명했다.

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소성로 또는 회전식 가마라고 불리는 킬른(Kiln)을 거치는 소성공정은 시멘트 반제품인 클링커 제조의 핵심이다. 시멘트의 주원료인 석회석과 부원료인 점토, 규석, 철광석을 1450℃의 높은 열로 가열해야 양질의 시멘트를 생산할 수 있기 때문이다. 돌덩이처럼 생긴 클링커를 미세하게 분쇄한 것이 우리가 눈으로 보는 시멘트다.

소성과정에서 과거엔 고열을 내기위해 중유가 쓰였다. 그러다 유연탄으로 바뀌었다. 우리나라의 경우 유연탄은 100% 수입에 의존한다. 다시 유연탄은 가연성 폐기물인 순환자원으로 점점 바뀌고 있다. 이는 국내외 모두 같은 추세다. 폐플라스틱, 폐타이어, 폐섬유 등이 대체연료에 포함된다.

시멘트 전체 제조 공정 중 소성과정에서 90% 가량의 CO2가 나온다. 1450℃의 열을 내기위해 쓰이는 화석연료를 대체하는 게 시급한 것도 이때문이다.

업계에 따르면 CO2 배출 계수는 유연탄(석탄)이 2, 합성수지가 0.7이다. 유연탄 1t과 같은 열량을 내기위해선 합성수지 2t이 필요하다. 이를 감안하더라도 배출계수는 유연탄이 2, 합성수지가 1.4로 순환자원이 CO2를 적게 배출한다.

독일은 유연탄 대체율이 65% 수준까지 올라갔지만 한국은 여전히 18%에 머물러 있다.

매너스도프 공장은 올해 순환자원 재활용센터를 추가로 건립할 계획이다. 이를 통해 당장 2.2메가와트(MW)급 태양광발전을 가동한다. 내년에는 15MW급 태양광발전을 추가하고 풍력발전 도입도 추진한다.

제조 과정에서 화석연료는 물론이고 대체연료 사용까지 줄이기 위해서다.

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그리스 북쪽에 위치한 제2의 도시 테살로니키(Thessaloniki).

테살로니키에는 그리스의 글로벌 기업인 타이탄(TITAN) 그룹의 시멘트공장 중 하나인 에프카르피아 공장(Efkarpia plant)이 자리잡고 있다. 타이탄은 그리스에서만 이곳을 포함해 3개의 시멘트공장을 가동하고 있다.

지난해 이들 공장에서 제조해 판매한 시멘트만 1750만t에 달한다. 이는 한국의 성신양회(660만t), 한라시멘트(590만t), 한일현대시멘트(500만t)가 2023년 생산한 시멘트양과 맞먹는 수준이다.

타이탄 에프카르피아 공장에서 가장 눈에 띄는 것 중 하나는 소성공정에서 친환경 연료인 '그린수소(H2CEM)'를 사용하는 것이다. 또 2020년에 구축한 디지털센터를 중심으로 인공지능(AI) 등을 활용해 실시간 운영, 유지·보수 등을 하고 있는 것도 인상적인 대목이다.

기자를 안내한 공장 총괄책임자(Plant Manager) 스트룽가리스 바실리스(Stroungaris Vasilis)는 "수소는 킬른에서 활성재 역할을 하는데 현재 0.3~0.5% 정도를 쓰고 있다"면서 "수소 연료 비중을 2030년까지 10% 정도까지 올릴 계획"이라고 전했다.

수소는 높은 열을 내야하는 소성과정에서 연소를 위한 보조역할을 한다. 친환경적인 수소를 사용하는 만큼 다른 연료를 적게 쓰게 된다.

에프카르피아 공장은 2014년 당시 5%에도 미치지 못했던 대체연료 비중이 지난해엔 35%까지 올라갔다.

이곳 공장은 7000㎡규모의 고형연료제품(SRF) 저장소를 만드는 등 대체연료 사용 비중을 75%까지 늘린다는 목표다. 아테네에 있는 또다른 공장인 카마리 플랜트(Kamari plant)는 이미 70% 수준에 도달했다.

스트룽가리스 바실리스는 "2019년부터 지난해까지 5년간 시멘트 생산 공정에서 총 18만5000t의 대체연료를 사용해 12만t의 화석연료를 절약했다"면서 "이는 테살로니키 시내를 다니는 차량 6만대가 내뿜는 탄소 17만5000t을 줄인 것과 같은 효과"라고 설명했다.

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온실가스 배출을 줄이고 탄소중립으로 가기위해 글로벌 시멘트업계가 가장 중요하게 생각하는 것이 순환자원인 대체연료 사용을 늘리는 것과 함께 탄소배출 주범인 클링커를 적게 사용하는 것이다.

혼합재로도 불리는 '대체원료'의 확대다.

석탄재(플라이애쉬), 철슬래그, 폐주물사, 슬러지, 폐콘크리트 등 건축폐기물 등이 대체원료에 주로 포함된다.

타이탄시멘트의 에프카르피아공장도 2017년부터 테살로니키 주변에서 나오는 폐콘크리트를 비롯해 다양한 혼합재(대체원료)를 사용해 시멘트를 제조하고 있다. 혼합재란 클링커 대신 사용할 수 있는 각종 광물을 말한다.

유럽연합(EU)의 경우 고로슬래그, 폐콘크리트, 플라이애쉬, 석회석미분말 등 10종의 혼합재를 최대 35%((EN 197-1 CEM Ⅱ 기준)까지 섞여 사용할 수 있도록 하고 있다. 반면 한국은 고로슬래그, 플라이애쉬, 포졸란, 석회석미분말 4종 가운데 2종류만 제한적으로 사용해 최대 10%(보통 포틀랜드시멘트 KS 기준)까지만 혼합할 수 있도록 허용해 유럽보다 기준이 엄격하다. 사실상 '규제'다.

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기자가 방문한 홀심의 오스트리아 매너스도프 공장 한쪽에는 건축폐기물을 쌓아놓은 대형 저장소가 자리잡고 있다. 약 100m 길이의 저장소 내부는 폐기물에서 나오는 먼지 때문에 눈앞이 뿌옇고 숨쉬기가 힘들 정도다. 이동로 중간에는 쌓인 먼지가 발걸음을 내딛을 때마다 날린다.

물론 천장 등은 모두 차단돼 있어 먼지가 외부로 나갈 일은 거의 없다.

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홀심 매너스도프 공장에서 품질 및 환경을 담당하는 베언하드 쾩(Bernhard Kock)은 "1t의 클링커를 만드는 과정에서 850㎏의 CO2가 발생한다. '대체원료'와 '대체연료'를 사용해 탄소 배출을 얼마나 줄이면서 양질의 시멘트를 만드느냐가 관건"이라며 "건축폐기물 대신 사탕수수 농장에서 나오는 부산물인 라임을 활용하는 것도 연구하고 있다. 물론 클링커 주원료인 석회석을 덜 사용하기위한 노력도 하고 있다. 실제 지금도 20~25%는 석회석을 다른 물질로 대체하고 있다"고 설명했다.