무탄소 전기가 돌리는 공장, 탄소감축 기여도 태양광·풍력 넘는다

[MT리포트: 전기화 웨이브]①

글로벌 탄소 감축 기여도 전망/그래픽=윤선정

국제에너지기구(IEA)가 내놓은 '2050년 넷제로'(온실가스 순배출 제로) 시나리오는 전 세계 탄소배출 감축 기여도가 2030년 풍력·태양광 33%, 전기화 14%에서 2050년이면 풍력·태양광 12%, 전기화 27%로 전환될 것이라고 봤다.

전 세계적 넷제로 전환을 맞아 전기화가 새 화두로 떠올랐다. 주방, 냉·난방 시설을 전기로 돌리는 고전적 의미의 전기화가 아니다. 막대한 열 에너지가 필요해, 석유와 가스 등을 태울 수 밖에 없던 전통 제조산업의 전기화다. 주방에서 가스레인지가 인덕션으로 대체되는 것과 같은 과정이 전통 산업 현장에서 진행되는 셈이다. 현 시점에서의 전기화는 '모든 것의 전기화'이자 무탄소 에너지 전환과 맞물려 탄소배출 감축 속도를 더할 '넷제로 부스터'다.

지난 1월, 석유화학업계는 한때 탄광지역이던 네덜란드 림뷔르흐주에 주목했다. 핀란드 기업 쿨브룩이 이곳에서 '회전반응로(RDR: RotoDynamic Reactors)' 설비를 시험가동했다. 정유 부산물인 나프타를 전기 초고속 로터로 분해해 석유화학 제품의 기초소재로 만드는 장치였다. 결과는 성공이었다. 가스를 태워 발생한 1000°C의 열로 나프타를 분해하는 전통 석유화학 산업의 상징 'NCC(나프타 분해 설비)'가 무탄소 전기 설비로 대체될 길이 열렸다. 쿨브룩과 계약을 맺은 독일 화학사 린데 등은 이제 RDR을 실제 생산현장에 적용해 나갈 예정이다.

쿨브룩의 사례는 비단 석유화학 영역에만 그치지 않는다. 석유화학 이상으로 탄소를 많이 배출하는 철강 산업 현장에서도 전기화가 빠른 속도로 이뤄지고 있다. 룩셈부르크에 본사를 둔 세계 최대 철강사 아르세로미탈은 2025년까지 전기로의 생산 능력을 1000만톤까지 확대하기로 하고 고로를 전기로로 바꾸는 중이다. 전기로는 전기가 발생하는 열로 고철 등을 녹여 쇳물을 생산하는 설비다. 코크스(석탄 가공 연료)와 가스를 때 쇳물을 만드는 고로보다 탄소배출량이 적다. 호주 철강사 리오 틴토와 BHP는 고철 대신 직접환원철(DRI)을 녹여 보다 고품질의 쇳물을 만드는 새로운 전기로인 ESF(Electric Smelting Furnace) 개발에 나섰다. 미국 보스턴메탈은 용융 산화물 전기분해(MOE) 기술을 개발 중이다.

대표적 굴뚝산업인 시멘트 제조업 현장에서도 전기화가 한창이다. 미국 시멘트업체 서브라임 시스템즈는 규산칼슘 암석 등을 전해조에서 전기분해해 시멘트를 생산하는 전기화학 공정을 개발했다. 화석연료를 태운 1500℃ 열로 석회석 혼합물을 구워서 시멘트를 생산하는 기존 공법을 대신한다. 미국 맥주 제조사 뉴벨지엄브루잉은 양조장에서 사용하는 가스 보일러를 전기 히트펌프로 대체하는 등 거의 모든 전통 제조업 영역에서 전기화가 진행 중이다.

서정윤 한국에너지기술연구원 정책연구실 선임연구원은 "산업 현장의 전기화 자체만으로도 탄소감축 효과가 크다"며 "산업 현장에서 사용하는 전기가 무탄소 에너지원으로 대체되 가는 속도만큼 전기화의 탄소감축 효과는 더 커질 것"이라고 말했다.

글로벌 산업계 전기화 추진 현황/그래픽=조수아

이는 유럽과 미국이 전기화 촉진 정책 도입에 발빠르게 나선 이유다. 유럽연합(EU)은 2030년까지 액화천연가스(LNG) 등 화석연료 의존도를 줄이고 신재생에너지를 확대하는 '리파워(REPowerEU)' 정책의 일환으로 전기화 추진을 명시했으며 미국은 2022년 내놓은 '탈탄소화 로드맵'을 추진할 핵심 전략으로 전기화를 꼽았다. 현재 석유화학과 철강, 시멘트 등 산업 현장에서 실제 전기화가 가장 빠르게 진행중인 곳도 EU와 미국이다.

공교롭게도 EU와 미국은 자국보다 탄소 배출이 많은 국가에서 생산·수입되는 제품에 관세를 부과하는 탄소국경세를 주도적으로 추진하는 곳이기도 하다. 김동수 김앤장 ESG경영연구소장은 "탄소국경세는 우선 철강과 시멘트 등 부터 적용되지만 앞으로 보다 복잡하고 다양한 제품들로 영역이 확장될 것"이라고 말했다. 이들보다 전기화에 뒤처진 국가에서 생산된 제품에 대한 탄소무역 장벽이 갈수록 높아질 수 있는 셈이다.


한국은 2022년 정부가 집중 육성할 '한국형 탄소중립 100대 기술'에 철강 및 석유화학 전기로 기술을 포함시켰고, 철강 등 일부 산업 영역에서의 전기화 전환에 나서고 있다. 하지만 대부분 산업 현장에서의 전기화 전환 속도는 선진 시장에 비해 뒤처져 있다. 재계 한 관계자는 "전기화 전환과 기술개발 속도를 점검하고 탄소무역 장벽에 따른 충격을 최소화할 방안을 찾아내야 한다"고 말했다