자원순환사회 구축을 위한 시멘트 산업의 역할

유 광 석,  안 지 환 _ 한국지질자원연구원 광물자원연구본부

1. 서 론
최근 지구온난화와 같은 지구 환경문제는 지구 생태계의 변화뿐만 아니라, 국가 산업 환경도 크게 변화시키고 있다.
이는 과거 기능 및 생산 효율 개선 등에 초점이 맞추어 온 세계 산업 발전 패러다임을 지구 환경 파괴와 천연 자원 고갈이라는 환경에서 지속 가능 성장(Sustainable Grow-th)을 위한 ‘환경 보호와 경제 성장의 善循環 고리 형성’이라는 새로운 환경 친화적 패러다임으로 변화시키고 있는 것이다. 우리 정부 및 산업에서도 경제 성장과 자연 환경 보호를 동시에 추구하기 위한 기술, 산업, 환경을 세 軸으로 한 다양한 산업 인프라를 구축하고 있다.그 예로써 자원순환단지, 재활용산업단지, 생태산업단지 등이 구축되고 있다.
이들 단지의 구축 목적 및 기능의 차이가 있겠지만, 저탄소 녹색성장을 위해 지역별 또는 권역별로 발생되는 자원의 효율적 이용을 통해 미활용 물질 즉 폐기물의 발생을 극소화한다는 공통된 운영 목표를 갖고 있다. 따라서 이들 단지는 지역 산업들과의 유기적 상호 연계가 매우 중요하다. 이와 같은 산업 구조 전환기에 시멘트 산업이 그 중심에 있다. 시멘트 산업의 경쟁력 강화 모델로 세계 석학들은 환경 정화 산업으로의 역할을 강조하고 있다.
이에 본고에서는 국가 자원순환단지의 정의 및 역할, 그리고 외국의 자원순화 시스템의 발전 동향을 분석하고, 이를 통해 시멘트 산업이 국가 자원순환사회 구축을 위한 범국가적인 차원의 기능과 역할을 제시하고자 한다.

2. 본 론

2.1. 자원순환단지의 정의
자원순환단지(재활용 단지)는 국가 환경 개선 및 폐기물을 효율적으로 자원화하기 위해 지역 또는 권역에서 발생되는 도시형 폐기물과 산업폐부산물을 통합적으로 관리하는 자원화 처리 단지라 할 수 있다.
이에 반해 생태산업단지는 특정 산업 단지 또는 지역 산업 클러스터를 중심으로 발생되는 폐부산물 및 폐에너지를 기업 또는 산업 간 재자원화하여 일정 산업 단지 밖으로의 오염물질 무배출을 지향하는 산업 단지라 할 수 있다. 물론 이 두 단지의 역할과 기능에 대해 다소 견해 차이는 있을 수 있다. 그러나 이들 단지의 구축 목적이 서론에서도 언급하였듯이 국가 산업의 지속적 성장과 국가 자연 환경 보존의 범위에서 크게 벗어나지 않을 것이다.
또한 국가 환경을 통합적으로 관리하기 위한 자원순환단지나 지역 산업계 간의 시너지 효과를 극대화하기 위한 생태산업단지나 그 핵심에는 공통된 요소가 존재한다. 이러한 공통 요소를 국지화(Localization), 네트워킹(Networking), 착근성(Embeddeness), 집단학습(Collective learning), 혁신시너지(Innovation synergy)로 요약할 수 있다.
첫 번째로 국지화는 일정 지역(권역)에서의 동종 또는 유사 산업(기업)을 특정 지역에 특화하여 기술 및 산업 환경을 최적화하는 요소이다. 다음으로 네트워킹은 산업 간의 협력을 지속적 관계를 유지하는데 매우 중요한 요소이며, 세 번째로 착근성은 해당 지역의 사회 또는 산업 관계 속에서 형성된 관습이나 공통된 인식을 포함하는 요소이다.
집단학습 요소는 일정 지역(권역)에서의 산업 활동을 통해 얻어진 결과를 학습 해석하는 요소로써 이때 얻어진 창의적 사업 아이디어는 혁신시너지 요소를 통해 지역 산업 활동이 실질적으로 발전하게 된다. 이러한 요소는 자원순환 단지 구축 시스템 발전 동향에서도 보이고 있다.

그림 1. 경제 성장 단계에 따른 폐기물 발생 유형
표 1. 자원순환 시스템의 단계

2.2. 자원순환 단지 구축 시스템 발전 동향
자원순환 시스템은 초기 단계와 개념도입 단계, 발전 단계로 구분할 수 있다. 자원순화 시스템의 초기 단계로 지속가능산업형 친환경시스템(Sustainable Industrial Ecology System)이라 할 수 있다. 이 시스템은 현재 개발도상국이나 과거 선진국의 산업 성장 시 도입된 시스템으로 일정 규모의 단위 산업 사업장에서 물질 순환을 관리하는 시스템이다. 예를 들면 철강 산업에서 발생되는 슬래그나 슬러지에서 유용 물질을 회수하여 다시 공정에 투입하는 시스템이 여기에 해당된다.
이 시스템은 한 산업에서의 물질 순환이 한계를 보이면서, 산업간 자원순환에 대한 개념이 도입된 특정 산업 간의 물질 교류가 이루어지는 산업간 물질 교환 시스템(Industrial Materials Exchange System, IME system)으로 발전한다. 철강 산업에서 발생된 슬래그를 시멘트 산업의 원료로 사용하는 것이 이에 해당된다.
최근에는 IME System에 순환 물질(폐부산물)의 관리를 위한 저장 및 보관 시스템 등을 위한 물류 시스템을 도입, IT(Inforamtion Technology) 기술과 접목하여 발전시킨 Dynamic Industrials Materials Exchange System (DIME system)으로 발전하고 있다. 현재 우리나라와 선진국에서 일부 운영 또는 계획하고 있는 권역별 자원 순환 시스템은 산업간 물질 교류와 유기적 폐부산물 관리 시스템을 혼용한 국가 폐부산물 통합 관리 시스템이라 할 수 있다.
이러한 자원순환시스템의 선진화를 통해 경제 성장 단계가 선진국 형에 가까울수록 유해성 폐기물의 발생량이 감소하고, 유가 물질 회수를 통해 유가 순환물질이 증가하는 경향을 보인다. (그림 1) 이는 폐기물 관리 기술과 원료와 제품에 이르는 순환물질 선진 관리 시스템 구축에 따른 것으로 판단된다.

2.3. 일본의 자원순화단지 사례 분석
일본은 60, 70년대의 중화학공업을 중심으로 한 고속 경제 성장의 부작용으로 90년대에 들어 폐기물 처리시설과 매립지 부족으로 인한 폐기물 처리 및 관리가 심각한 사회적 문제로 부각되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 일본의 경제 산업성(우리의 지식경제부)과 환경성(우리의 환경부)이 협력하여 ‘Zero Emission’을 패러다임으로 하는 ‘환경 조화형 도시 만들기’를 기원하기 위해 1997년 에코타운 지원 프로그램을 공표하였다. 이에 따라 각 지역 지방자치단체는 지역 산업과 지역 주민으로 이루어진 관련 단체 등의 의견 수렴 후, 지역 산업과 지역적 특성에 맞춘 에코타운 플랜을 중앙 정부에 승인 신청을 하면, 경제 산업성과 환경성이 파급성, 독창성, 선진성 등을 고려해 에코타운에 대한 공동 승인되어 추진된다. 이 프로그램의 주목적은 지역의 산업 활동을 유지하면서 환경 비즈니스의 진흥을 꾀함과 동시에 지방공공단체, 산업, 주민이 일체가 된 하나의 자원 순환형 경제사회를 구축하는 것으로 되어 있다. 현재 정부로부터 승인을 받은 에코타운 사업은 1997년 7월 10일에 최초로 사업승인을 받은 기타큐슈, 기후, 리다, 가와사키시의 4개 지역플랜과 2006년 1월 28일에 승인을 받은 에히메현을 비롯하여 26개가 구축되었다.

2.4. 자원순환 시스템에서의 시멘트 산업의 역할
자원순환 시스템에서의 시멘트 산업의 역할에 대해 사회적으로 많은 논쟁이 있어 왔다. 과연 시멘트 산업에서 폐기물을 연료 또는 원료로 사용하는 것이 옳은 것인지 아닌지에 대한 판단을 하는 것은 사실 쉬운 일은 아니다. 그러나 전 세계적으로 시멘트 산업이 자원순환 사회에 있어 가장 큰 주목을 받고 있는 산업 중에 하나라는 것은 부인할 수 없다. 그 사례를 일본의 자원순환 시스템에서 찾을 수 있다. 일본은 우리나라와 경제 구조와 국토 개발 형태가 매우 유사한 국가이다. 그 예로 빈약한 천연 자원 매장량을 보유하고 있으나, 가공 중심의 중화학 산업을 발전시켜 국가 경제 성장을 이끈 점과 협소한 국토를 효과적으로 이용하기 위해 산업 공단과 같은 산업 특화 지구를 지정하여 개발하였다는 점이다. 그러나 앞에서 기술하였듯이 90년대에 들어 급속한 산업 발달에 따른 환경 파괴, 자원 부족 등으로 전 지역에 에코타운을 지정 운영하고 있다. 일본의 에코타운에서의 시멘트 산업의 역할을 조사하기 위해 일본의 에코타운의 분포도에 현재 일본 내에서 운영되고 있는 시멘트 공장의 분포를 도식한 결과 (그림 3), 일본의 에코타운 인근 40km 이내에 시멘트 공장이 분포하고 있었다. 이는 일본의 에코타운과 시멘트 산업이 직간접적으로 연계되어 있다는 것을 의미한다.

그림 2. 일본 에코 타운 분포도

그림 3. 일본의 에코타운과 시멘트 공장 분포도.

그림 4. 일본 가와사키현 에코타운의 폐기물의 물질 흐름도

그림 5. 일본 치바현의 에코타운 및 Eco-cement 제조 설비 전경

그 대표적인 곳이 가와사키현 에코타운과 치바현 에코타운을 들 수 있다. 가와사키현 에코타운은 일보 도교에 인접한 지역으로 철강 산업과 중화학산업, 시멘트 산업이 발달한 곳에 위치하고 있다. 가와사키 에코타운에서 처리하는 폐기물은 크게 일반폐기물과 산업폐기물로 분류되어 처리되고 있다. 일반폐기물은 가와사키시에서 발생되는 폐기물이며, 산업폐기물은 가와사키현에 위치한 사업장 폐기물로 구성되어져 있다. 그림 4는 가와사키현 에코타운의 폐기물의 물질 흐름도를 나타내고 있다. 사업장의 폐기물 발생 및 재활용 사항을 보면, 특정 산업 간의 물질 교류가 이루어지는 자원순환 시스템인 산업간 물질 교환 시스템(Industrial Materials Exchange System, IME system)이 구축되어져 있다는 것을 알 수 있다. 여기에서 주목할 점은 최종 처리 산업에 시멘트 산업이 있다. 즉 산업에서 유가물질(금속, 비금속, 철류, 비철류 등)을 회수 후, 발생된 폐부산물이 시멘트의 원료 또는 연료로 최종 사용되는 것으로, 자원순화 시스템에서 시멘트 산업의 역할에 따라, 최종 발생되는 폐기물의 양이 결정된다는 것을 의미하고 있다.
치바현의 에코타운 사례에도 시멘트 산업의 역할을 찾을 수 있다. 치바현의 에코타운은 케이요 공업 지역의 산업 인프라를 살려 환경 산업 중심으로 조성되어져 있는데, 치바현 에코타운의 중심에 Eco-cement 제조 설비가 구축되어 있다. 치바현 에코타운에 있는 Eco-cement 제조 설비는 치바현에서 발생되는 소각재 및 각종 오니를 원료로 년 간 10만 톤 규모의 친환경 시멘트를 생산할 수 있는 규모로 운영되고 있다. Eco-cement는 석회석을 주원료로 제조되는 일반 포틀랜드 시멘트의 광물학적 조성 및 물성이 전혀 다른 시멘트로, 폐기물을 원료로 특정 시멘트 광물로 구성되고, 특수한 용도로 사용되는 일종의 친환경 특수 시멘트라 할 수 있다. 앞의 두 사례로 부터 과거 시멘트 산업은 석회석 광산을 중심으로 발달되어 왔지만, 최근 폐부산물을 사용한 시멘트가 개발되면서, 산업 단지나 도시 인근에 세워져 운영되어지고 있다는 사실을 알 수 있다. 물론 이러한 시멘트 산업 설비는 인근 환경에 영향을 주는 유해물질 배출에 대해 엄격한 관리를 받고 있다.
일본 야마구찌현에 있는 자원순환시스템은 앞의 두 사례보다 시멘트 산업의 역할이 좀 더 확대된 사례라 할 수 있다. 야무구찌현은 앞의 가와사키현이나 치바현에 비해 인구 밀도가 낮고, 일본의 주요 석회석 산지로서 시멘트 5개 사가 있을 정도로 전통적으로 시멘트 산업이 발달한 지역이다. 야마구찌현의 자원순환시스템은 기존의 에코타운 중심의 자원 순환 사례와는 달리, 야마구찌현 전체를 대상으로 물질 순환 시스템을 구축하였다는데 그 특징이 있다. 야마구찌현도 역시 시멘트 산업을 중심으로 물질 순환 시스템을 운영하고 있다는 점은 이전의 사례와 비슷하나, 그 범위가 인근 현까지 확대하고 있다는 특징이 있다. 이를 위해 일본 국영 철도(JR)와 협약하여 하수슬러지 및 오니 등을 친환경적으로 운송할 수 있는 밀폐식 철도를 운영하고 있는 물류 시스템을 도입하였다. 이는 기존의 특정 지역을 대상으로 한 자원순환 시스템에서 좀 더 광역화된 자원순환 시스템의 발전 단계인 DIME System의 사례라 할 수 있다. 앞에서 기술하였듯이 DIME system은 순환 물질(폐부산물)의 관리를 위한 저장 및 보관 시스템 등을 위한 물류 시스템을 도입한 자원 순환 시스템으로 시멘트 산업이 인근 다른 지역의 자원순환 시스템과 연계 운영되는 역할을 가능케 하는 자원순환시스템이라 할 수 있다.

이와 같이 시멘트 산업의 역할은 자원순화 시스템에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 물론 본고가 시멘트 산업에서의 무분별한 폐부산물의 사용을 옹호하는 것은 아니다. 세계는 자원의 효율적 사용을 위해 기술 개발을 진행하고 있고, 과거 경제적 가치가 없었던 폐부산물이 산업에서 재조명되고 있다. 결국 시멘트 산업이 환경 정화 산업으로의 역할을 하기 위해서는 환경적 신뢰를 확보할 수 있는 관련 기술 개발과 동시에 국가적 지원, 즉 관련 규정 및 시스템 지원이 필요하다. 일본의 야마구찌현 사례에서 볼 수 있듯이 국가 물류 시스템과 자원 순환시스템과의 연계가 필요하며, 폐부산물의 활용에 따른 제품의 품질 관리에 최선을 다해야 할 것이다. 이를 위해 중앙 정부와의 협의를 통해 관련 법규의 개정을 검토하고 순환자원의 안정적 유통을 위한 SOC 사업 및 기반 시설 확보 등의 행정적 지원이 요구된다. 이와 함께 자원순환단지의 기능에 대한 홍보 및 적극적 이해 활동을 통해 지역 주민의 의견 수렴이 이루어져야 한다.

그림 6. 일본 야무구찌 에코타운 계획

3. 결 언
해외 재활용 산업 단지 및 에코 타운의 기능, 입지 여건을 분석한 결과 지역 시멘트 산업과 연계된 물질 순환 메커니즘을 적용하고 있다. 시멘트 산업은 자원순환시스템에서 물질 흐름의 최종 단계에서 자원화 산업으로 역할을 하고 있었다. 시멘트 산업이 환경 정화 산업으로의 역할을 하기 위해서는 폐부산물의 안정적 유통을 위한 정부의 기반 시설 확보와 함께 자원순환단지의 기능에 대한 홍보 및 적극적 이해 활동을 포함 한 자원순환 시스템 구축 종합 지원 전략 수립이 요구된다.

참고 문헌
1. 환경부, 「재활용단지의 권역별 활성화 연구방안 연구 보고서」, 2009. 8
2. 한국산업기술평가원 지역혁신본부, 「일본의 산업클러스터정책 추진현황」, 2007. 6
3. 日, 경제산업성, 「산업클러스터연구회보고서」, 2005. 5
4. 환경부, 「에코시티 해외사례집」, 2008. 6

유 광 석
- 2002년 야마구찌국립대학 물질공학 전공, 공학 박사
- 현재, 한국지질자원연구원 선임연구원

안 지 환
- 1997년 인하대학교 자원공학과 박사
- 현재, 한국지질자원연구원 책임연구원