건축에서 시멘트는 빼놓을 수 없는 자재입니다. 국내 시멘트 생산량은 약 4,700만 톤(KOSIS 국가통계포털 2020년 기준)이고 세계 시멘트 생산량은 연간 약 22억 톤에 달하는데요. 많이 생산되고 널리 쓰이는 만큼 시멘트 생산 공정에서부터 우리는 친환경을 고민하게 됩니다.
LG화학은 삼표시멘트, 현대로템, 한국엔지니어연합회, 한국시멘트협회 등과 함께 시멘트 소성 공정에서 폐플라스틱을 사용하고 이때 발생하는 염소 더스트를 재활용하기 위해 업무 협약을 맺었는데요. 여러 회사 및 협회가 함께 모여 그리는 미래는 어떤 모습일까요? 자원 선순환을 위해 앞으로 무얼 할 계획일까요?
시멘트 소성 공정에서 어떻게 폐플라스틱을 활용하려는지 살펴보기 전에 시멘트 생산 과정을 알아볼까요? 먼저, 1,400도 이상으로 가열된 소성로에서 석회석(CaCO₃)을 굽습니다. 그럼 이 석회석이 산화칼슘(CaO) 덩어리가 되는데요. 이후 산화칼슘에 규산, 철 등을 혼합해 클링커(Clinker)를 만들고 이 클링커가 식으면 분쇄합니다. 분쇄된 클링커에 석고를 섞으면? 우리가 알고 있는 시멘트가 됩니다.
시멘트 생산 과정 중 소성 공정에서 화석 연료인 유연탄이 사용되는데요. 이 과정에서 이산화탄소가 발생합니다. 최근에는 탄소중립을 위해 유연탄 대신 폐타이어 및 폐플라스틱이 쓰이기도 합니다. 폐플라스틱을 소성 공정의 연료로 사용할 경우 자원을 재활용함과 동시에 온실가스도 줄일 수 있다고 합니다. 서울과학기술대학교 환경공학과 배재근 교수가 발표한 <시멘트산업의 폐기물 재활용이 국가경제에 미치는 기여 효과>를 살펴보면 폐기물을 시멘트 원료와 연료로 사용할 시 약 268만 톤의 온실가스를 줄일 수 있다고 하는데요. 덩달아 연료 수입 비용 역시 연간 1,938억 원을 줄일 수 있습니다.
현재 많은 시멘트 업체가 유연탄을 주 연료로 활용하고 있는데요. 최근에는 바이오매스 함량이 높으면서 쓰레기 문제를 해결할 수 있는 폐플라스틱을 연료로 사용하는 곳이 점점 늘고 있습니다. 하지만 이 과정에서 해결해야 할 문제도 있습니다. 바로 폐플라스틱 연소 시 생기는 염소 더스트(Dust)입니다.
염소 더스트는 폐기물입니다. 재활용하기 어려워서 주로 매립하는데요. 폐플라스틱을 연소할 때 발생하는 이 염소 성분은 시멘트 예열기 내부의 벽 쪽에 붙어 원료가 이동하는 걸 방해하고 설비의 가동률을 떨어트립니다. LG화학과 삼표시멘트, 현대로템, 한국엔지니어연합회, 한국시멘트협회 등이 이번 폐플라스틱 자원화를 위해 모인 이유에도 염소 더스트가 꼽힙니다. 이들은 더 쉽게 염소 더스트를 재활용하기 위해 협업할 예정입니다.
현대로템은 환경 설비 전문 기업인 ㈜애니텍과 함께 자원화 설비를 구축하고 자원화 기술을 적용해 염소 더스트를 비료 원료인 염화칼륨(KCI)으로 만듭니다. 이 자원화 기술에는 시멘트 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 활용합니다. 덕분에 온실가스도 줄이고 시멘트 제조 설비는 더욱 안정화될 것으로 기대됩니다.
LG화학은 화학적, 물리적 기술을 접목해 염소가 소성로 내부에 부착되는 걸 방지하는 공정 기술, 염소 더스트의 자원화 설비에 대한 기술을 지원해 안정성을 향상하는 데 힘을 보탤 예정입니다. 또 염소 더스트의 자원화 공정으로 생성된 염화칼륨의 순도를 높여서 반도체 세정 원료인 가성칼륨(KOH) 및 탄산칼륨(K2CO3) 등 고부가 제품을 개발할 예정입니다. 특히 가성칼륨과 탄산칼륨의 원료인 염화칼륨은 국산화가 어려워 전부 수입에 의존하고 있는데요. 이번 협업으로 소재 국산화에도 탄력을 받길 바랍니다.
이번 협업을 바탕으로 삼표시멘트는 더욱 적극적으로 폐플라스틱을 대체 연료로 활용할 예정입니다. 또 염소 더스트와 시멘트 제조 공정에서 발생하는 이산화탄소의 광물화 공정, 염화칼륨 제조를 위한 증발 농축 공정을 최적화하여 운영하고 이를 바탕으로 폐기물 매립 제로화를 추진할 예정입니다. 한국엔지니어연합회는 정부와 지방자치단체, 공공기관 등에 자원 순환을 위한 실효성 있는 정책을 제안하고 강연회 등으로 자원의 선순환이 왜 중요한지, 왜 필요한지를 꾸준히 알릴 계획입니다. 한국시멘트협회는 이번에 구축하는 폐플라스틱 자원화 플랫폼을 국내 시멘트 업계 전체로 확대할 생각입니다.
이렇게 LG화학, 삼표시멘트, 현대로템, 한국엔지니어연합회, 한국시멘트협회 등 관련 업계 회사 및 협회가 모여 폐플라스틱 연료화를 위해 머리를 맞대었습니다. 폐플라스틱 연료화에서 어려움으로 꼽히던 염소 더스트 처리를 비롯해 폐플라스틱 연료화의 활성화를 위해 서로 협력하겠습니다.
폐플라스틱 자원이 선순환되는 생태계를 구축하기 위해 기술 개발과 정착에 심혈을 기울여 온실가스를 줄이고 자원이 선순환되는 생태계를 만들겠습니다. LG화학은 함께 협력하는 회사 및 협회와 함께 더욱 나은 미래를 위해 노력하겠습니다.
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