지난 8월 막을 내린 도쿄올림픽. 많은 선수들이 세계신기록을 세우며, 인류의 한계점을 또 한 번 더 높은 곳으로 끌어올렸다. 많은 이들이 스포츠에 열광하는 것은 자신의 한계를 극복하기 위해 끝없이 도전하는 집요한 끈기와 그 과정이 만들어내는 의지의 아름다움 때문일 것이다.
우리가 살아가는 이 문명사회도 ‘한계를 뛰어넘는’ 도전과 발전이 켜켜이 맞물려 쌓아 올려졌다. 증기기관이 기존 동력의 한계를 뛰어넘고 새로운 세상을 열었고, 기계 학습과 인공지능 기술이 또 한 번 새로운 시대를 열어가고 있다. 우리 사회는 이 한계를 뛰어넘는 시도와 그 유산들을 톱니바퀴로 삼아 돌아가는 하나의 거대한 태엽과 같다.
그런데 이 태엽을 바쁘게 움직이느라 돌보는 것을 소홀했던 것이 있었다. 우리가 발 딛고 숨 쉬는 지구에게 넘어서는 안 되는 한계가 다가왔다. 지구의 온도 1.5℃가 바로 그 한계이다. 지구의 ‘정상 체온’을 연구하는 기관인 UN IPCC는 지구의 평균 온도를 2100년이 될 때까지 산업화 이전보다 1.5℃ 이상 높아지지 않도록 유지해야만, 우리의 후손들도 지구에서 건강하고 편안하게 살아갈 수 있을 것이라고 경고했다.
하지만 돌아가는 태엽을 하루아침에 무작정 멈출 수는 없는 노릇이다. 우리 인류에게는 태엽의 회전이 만들어내는 온실기체를 줄일 수 있는 새로운 톱니바퀴가 절실하다.
그렇다면 더 근원적인 도전 과제가 우리 앞에 놓여 있다. 앞으로 인류는 새로운 톱니바퀴를 무엇으로 만들어 나가야 하는 것일까?
l Back to Basic, 항상 ‘스틸’이 있었다
명료한 답이 떠오르지 않을 때, 가장 기본으로 돌아가서 실마리를 찾아보면 어떨까? 그동안 이 거대한 문명 사회는 무엇으로 만들어졌는지 생각해보자. 그 중심에는 항상 ‘스틸’이 있었다.
우리는 인류가 주로 사용하는 재료를 통해 시대를 구분해 왔고, 2021년 현재 우리는 여전히 ‘철기시대’에 살고 있다. 높은 강도와 내구성, 우수한 경제성 등의 이유 덕분에 건물, 도로, 선박 심지어는 작은 생활 도구에까지 스틸이 쓰인다. 스틸은 이렇게 쓰임이 다양한 만큼 생산량도 많고, 당연히 거래도 활발하다. ‘20년 한해에만 전 세계에서 18억 7,800만 톤의 스틸이 생산되었고, 그중 4억 톤의 스틸이 바다를 건너 수출 길에 올랐다.
쓰임과 거래가 많은 만큼 생산량이 많아지고, 많이 생산하면 필연적으로 탄소배출량도 많아진다. 철강업계는 전 세계 온실가스의 7~9% 배출한다.* 이 때문에 때때로 스틸은 마치 저탄소시대와는 거리가 먼 소재인 것처럼 인식되고 있으며, 우리는 친환경 대체 소재를 찾아 ‘철기시대’를 벗어나야 할 것 같은 압박마저 느낀다.
*자료 출처: Policy paper: climate change and the production of iron and steel (worldsteel)
저탄소 시대, 스틸은 이제 안녕을 고해야 하는 소재가 된 것일까? 하지만 스틸의 탄생과 폐기, 재활용까지 스틸의 생애를 오랫동안 지켜본다면 생각은 달라질 것이다.
l 오래 보아야 이쁘다. 스틸도 그렇다
*영상 출처: 환경부 유튜브 (https://youtu.be/ELTbvTLmnCU)
찌그러진 캔이 자동차가 겪는 고초를 대신해주며 사력을 다해 말한다. “I’m Your Father.”
쓰레기에도 족보가 있다는 환경부의 공익광고 속 한 장면이다.(2015 대한민국광고대상 수상) 페트병 라벨을 떼서 비닐과 플라스틱으로 분리해 배출하고, 택배 상자의 테이프를 꼼꼼히 제거하는 수고로움을 감수하는 이유는 무엇일까? 광고 내용처럼 분리 배출한 물건들이 소재 별로 모여 다시 재 가공을 거치면 다시 새로운 물건이 될 수 있다는 기대 때문이다.
이처럼 소재가 실제 환경에 미치는 영향을 이해하기 위해서는 원료 채취, 가공, 사용뿐만 아니라 폐기까지의 생산 핵심 요소 전반을 아울러 평가하는 순환 경제 관점의 Life Cycle Assessment* 가 필수적이다. 이 관점에 따라 스틸의 기나긴 생애를 함께 살펴보자.
*LCA(Life Cycle Assessment, 전 과정 평가): 원료 채취, 원자재 생산, 제품 생산, 운송, 사용, 폐기에서 사용되거나 배출되는 원자재 및 에너지의 사용량과 환경으로 배출되는 오염물 혹은 배출물 등의 환경 부하를 고려하여 이들의 잠재적인 환경영향을 분석하고 정량화하여 환경 개선 방안을 도출할 수 있는 객관적인 환경영향 평가 기법
l 스틸, 알고 보면 태어날 때부터 저탄소 소재?!
가장 먼저 살펴볼 것은 생산 단계이다. 스틸은 생산 과정에서 다량의 에너지를 소비하지만, 공정상 발생하는 부산물을 재활용해 효율 개선을 도모하고 있다. 대표적인 부산물인 슬래그는 시멘트 등으로 재활용된다. 전 세계 철강생산 과정에서 생성되는 부산물의 96.3%가 재활용된다.
포스코는 부산물의 98.8%를 재활용하고 있는데, 고로슬래그는 고로에서 쇳물을 생산하고 남은 암석 성분의 물질로, 시멘트 클링커 대체재 및 규산질 비료로 전량 재활용하고 있다. 제강슬래그는 전로나 전기로에서 쇳물을 정련하는 과정에서 발생하는데, 건설 재료나 골재 대체재 등으로 활용한다. 콜타르는 이차전지 배터리의 핵심 소재인 음극재 원료로 가공된다. 부산물을 재활용하는 것 외에, 생산 단계에서 실제로 발생하는 이산화탄소의 양은 어떨까?
세계철강협회에 따르면 스틸, 알루미늄, 마그네슘, 그리고 CFRP(탄소섬유강화플라스틱)을 1톤 만들 때, 발생하는 탄소의 양은 평균 스틸 2.3톤, 알루미늄 16.5톤, 마그네슘 46톤, CFRP 22톤으로 소재 생산량 당 스틸이 가장 적은 양의 탄소를 배출한다. 다만 스틸은 앞서 언급한 바와 같이 우수한 특성 때문에 타 소재 대비 생산량이 월등히 많아, 전체 철강업의 총 탄소배출량이 많아진 것이다.
물론 스틸 또한 만드는 과정에서 철광석의 환원제로 석탄을 사용하기 때문에 이산화탄소가 발생하는 일종의 태생적 한계는 존재한다. 궁극적으로 이를 극복하기 위해 스틸의 생산과정에서 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 다양한 기술들이 개발 중이다. 수소 환원, 탄소 포집 등 방법을 논의하고 있는데, 이 기술들에 대해서는 후속편에서 자세히 알아볼 예정이다.
l 가볍고 오래가는 스틸! 끝날 때까지 끝난 것이 아니다
소재 제조 다음 단계로 넘어가 소재 사용 즉 제품 제작 관점에서 탄소배출량을 살펴보자. 대표적인 스틸 수요 품목인 자동차를 1대를 일반 강판, 초고장력강판, 알루미늄, CFRP, 마그네슘으로 만드는 경우를 비교해보았다.
승용차 1대에는 평균 900kg의 강판이 사용되는데, 이 중 차체 부분에 사용되는 강판이 약 360kg(40%)에 해당한다. 이 차체(프레임, 패널, 도어, 트렁크) 부분을 각각의 소재로 제작할 경우, 일반 강판으로 제작 시 CO2 828kg을 배출하는 반면, 알루미늄은 일반 강판의 4.8배, CFRP는 4.3배, 마그네슘은 무려 10배의 탄소를 배출한다. 초고장력 강판을 이용할 경우 CO2 배출량은 621kg으로 가장 적은 것을 알 수 있다.
게다가 초고장력강판을 이용해 자동차를 만들 경우 일반 강판으로 만들 때 비해 총 차량 중량을 25%가량 줄일 수 있는데, 일반적인 5인승 패밀리 카를 만든다고 가정해보면 차량이 전체 중량이 100~150kg 정도 감소하고, 가벼워진 차체 덕분에 차량의 생산~폐기까지 전체 수명을 고려해보면 대략 2~3톤의 온실가스를 저감하는 효과가 있다.*
*자료 출처: worldautosteel, worldsteel “steel in automotive”
제조와 제품 사용 단계에서 발생하는 이산화탄소량을 살펴보았다면, 이제는 사용 이후의 단계를 살펴볼 차례이다.
한번 태어난 스틸은 ‘끝날 때까지 끝난 것’이 아니다. 스틸은 자성을 가지고 있어서 분리가 쉽다. 이물질이 붙어 있어도, 찌그러지거나 부서져 있어도 재활용이 가능하다. 재활용한다고 해서 소재의 원래 가치가 현저히 떨어지지도 않는다. 고철은 쇳물로 다시 녹여 불순물을 제거하면 새로운 스틸 제품으로 탄생하게 된다. 이같은 높은 재활용성 덕분에 한 번 태어난 철의 85%는 다시 재활용되고, 특히 자동차에 쓰인 스틸은 적어도 90% 이상 재활용된다.
타 소재와 비교해보면 스틸의 재활용률은 압도적인 수준인 데다, 재활용 단계에서 생산 시 발생되는 CO2 배출도 스틸은 톤당 0.71톤인데 반해, 알루미늄과 마그네슘은 2~3배 높은 배출량을 보인다.
l Still… Steel! 그래도 여전히 스틸이다
스틸은 세계에서 가장 많이 생산되는 재료 중 하나이다. 높은 강도, 경제성 덕에 수요도 많고, 자연스레 생산량도 많고, 생산과정에서 발생하는 CO2 총량도 많다. 하지만 앞서 살펴본 것처럼 소재의 생애 주기적 관점에서 들여다보면 스틸은 타 소재 대비 제조 시 탄소발생량이 적고, 제품 제작 및 이용 시에도 비교적 적은 탄소를 배출하는 데다, 재활용성이 높아 저탄소 시대에도 여전히 가치 높은 소재이다.
2050 탄소중립 달성을 위해 모두가 노력하고 있다. 하지만 탄소 배출을 멈추기 위해 이 사회를 한 순간에 멈춰버릴 순 없다. 여전히 많은 곳에서는 새로운 인프라가 필요하고, 서로를 연결하기 위한 이동수단이 필요하다. 우리 사회를 돌아가게 하는 이 거대한 태엽의 움직임을 한 순간에 멈출 수 없다면, 우리가 할 수 있는 선택은 무엇일까? 생애 주기적 관점에서 비교적 적은 탄소를 배출하는 소재, 즉 스틸을 선택하는 것이 우리 손에 쥐어진 정답이 아닐까?
그래도.. 여전히 스틸이다!
