시멘트에서 이산화탄소가?!

시멘트에서 이산화탄소가?!

13기 양찬미

 

수많은 빌딩, 두 지역을 연결해주는 다리, 도로, 항만, 댐 등 우리 주변에서 가장 쉽게 볼 수 있는 것 중 하나가 바로 (철근)콘크리트 구조물이다. 우리 일상에 없어서는 안되는 콘크리트. 그러나 콘크리트가 온실가스 중 하나인 이산화탄소 발생의 요인 중 하나라는 사실은 알고 있는가? 이번 기사에선 콘크리트와 이산화탄소와의 관계, 그리고 앞으로의 지속가능한 콘크리트 산업에 대해서 알아보고자 한다.

[사진 1. 빌딩사진]

앞서 말한 콘크리트의 이산화탄소 발생을 명확히 말하자면, 시멘트의 이산화탄소 발생이다.

시멘트는 콘크리트의 주 재료로, 그 역사는 아주 오래전부터 시작됐다. 시멘트의 주 원료는 석회석으로, 광산에서 채굴해온 석회석을 잘게 부순 뒤 부원료(점토, 규석 등)을 균일하게 섞어 1450℃ 온도로 가열한다. (여기까지 완료한 상태를 ‘클링커’ 라고 한다) 그 뒤 응결 지연제 역할을 하는 석고를 첨가해 분쇄기로 갈아주면 우리가 아는 시멘트가 완성된다.

[그림 1. 시멘트 제조공정]

 출처: 한국시멘트협회 자원순환센터

콘크리트 산업의 이산화탄소 발생의 대부분이 바로 시멘트 제조공정에서 발생한다. 위 시멘트 제조과정을 살펴보면, 1450℃ 온도의 환경을 유지해야 하는 과정이 있는데, 이 온도를 유지하기 위해 대량의 연료(석탄)가 사용된다. 이외에도 시멘트(또는 콘크리트)를 제작할 때 필요한 재료들(석회석, 골재 등)을 채굴하고 운반하는 과정, 콘크리트 제작 및 구조물 건설 시 사용되는 모든 기계장치 등 수많은 현장에서 이산화탄소가 발생되고 있다.

그렇다면 도대체 발생량이 어느 정도일까. 결과적으로, 연간 전세계 이산화탄소 배출량의 8~10%를 차지하고 있다. 즉 연간 약 22억ton을 배출하고 있는 것이다.

기후변화로 인해 온실가스를 감축하고 있는 현재에서, 콘크리트(시멘트) 산업이 파리 기후변화 협정에서 요구하고 있는 기준을 맞추려면 2030년까지 이산화탄소 배출량을 16% 줄여야 한다. 하지만 현재까지 기술로 콘크리트를 대체할 재료가 없기 때문에 ‘지속가능한 콘크리트’에 초점을 맞춰야 할 것이다.

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콘크리트의 지속가능함은 환경적인 면과 지속적인 면이 있다.

먼저 환경적인 면은, 이전까지 말했던 이산화탄소 감축에 초점을 두어야 할 것이다.

가장 먼저, 콘크리트 산업의 이산화탄소 배출량 대부분을 차지한, 시멘트 제조공정에서 사용하는 연료를 재생에너지로 대체해야 할 것이다. 하지만 현재의 기술로 100% 재생에너지를 이용해 1450℃를 유지하는 것은 힘들 것이다. 따라서 이에 대한 차선책은 온도를 낮추는 것이다. 물론 온도를 낮추면 시멘트의 품질이 하락해, 결과적으로 콘크리트의 강도가 낮아질 것이다. 하지만 강도를 높일 수 있는 다른 대책들이 있기 때문에 이와 병행한다면 이산화탄소 발생량을 감축할 수 있을 것이다.

두번째 방법은 시멘트 사용량을 줄이는 것이다. 시멘트가 콘크리트의 주재료이지만 이를 대체할 수 있는(하지만 100% 대체할 수는 없다) 혼화제를 첨가한다면 시멘트 사용량을 줄일 수 있다. 다행스럽게도 이 혼화제(mineral admixtures : fly-ash, slag, 등)는 시멘트보다 매우 친환경적이다. 또한 시멘트만으로 만든 콘크리트보다 더 높은 강도를 가지게 한다.

다음으로 지속적인 면은, 한번 건설한 구조물을 오래가도록 설계하는 것이다.

보통 콘크리트 구조물의 수명은 4~50년 정도이다. 수명이 다한 구조물은 철거할 수 밖에 없다. 여기서 콘크리트의 수명을 증가시킨다면, (장기적으로 볼 때) 철거하고 다시 새로 건축하는 비용과 이때 발생하는 이산화탄소를 줄일 수 있다.

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현재 우리는 수많은 환경문제 속에 살고 있다. 그러면서 미래에도 지금 우리가 살아가는 생태계가 유지될 수 있도록, '지속가능성'을 실천하기 위해 노력하고 있다. 그리고 이 노력은 어느 분야 관계없이 모든 면에서 적용되어야 할 것이다.

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참고문헌

1. '뜻밖의 CO2 유발원' 시멘트, 연간 22억t 배출하며 8% 차지' - 연합뉴스