창간 38주년 기념 

Special 글로벌 시장 선점을 위한 세라믹스 국제표준화 동향(1)

시멘트 탄소배출 국제표준화 동향과 대응 전략

김의철_한국시멘트협회/한국시멘트신소재연구조합 상무

1. 서론

시멘트 산업은 건설 및 인프라 산업의 핵심 기반을 형성하는 대표적인 기간산업으로서 도로, 교량, 항만, 발전소, 주거 및 상업용 건축물 등 사회 전반의 구조물 형성에 필수적인 역할을 수행하고 있다. 특히 콘크리트의 결합재로 사용되는 시멘트는 구조물의 강도 발현, 내구성 확보, 장기적인 안정성 유지에 직접적인 영향을 미친다는 점에서 그 중요성이 매우 크다고 할 수 있다. 더욱이 시멘트는 현재까지 이를 대체할 수 있는 실질적인 소재가 존재하지 않는 상황에서 글로벌 인프라 확장과 도시화가 지속됨에 따라 수요가 안정적으로 유지되고 있는 산업이라는 특징을 가지고 있기도 하다.

그림 1. 시멘트 이미지.

  국내 시멘트 산업은 모든 제품이 국가표준인 KS 규격에 기반하여 생산·관리되고 있으며, 이는 단순히 품질 관리의 차원을 넘어 산업 전반의 기술 방향과 시장 구조를 결정짓는 핵심 요소로 작용하고 있다. 즉, 시멘트 산업에서는 새로운 기술이 개발되더라도 해당 기술이 표준에 반영되지 않는 한 실제 생산 및 시장 적용이 제한되며, 반대로 표준이 개정될 경우 산업 전반의 기술 구조와 제품 구성, 나아가 시장 구조까지 빠르게 변화하는 특징을 보인다. 이러한 점에서 시멘트 산업은 기술 중심 산업이면서 동시에 표준 중심 산업이라는 이중적 특성을 동시에 갖고 있다고 할 수 있다.

  최근 전 세계적으로 기후변화 대응과 탄소중립 달성이 주요 정책 과제로 부상하면서 시멘트 산업 역시 그동안 유지해 온 생산 구조와 기술 체계 전반에 대한 근본적인 재검토를 요구받고 있으며, 특히 온실가스 배출량이 높은 대표적인 산업으로 분류됨에 따라 국제 사회의 규제와 정책 압력이 동시에 강화되고 있는 상황이다. 이러한 환경 변화 속에서 시멘트 산업은 단순한 에너지 효율 개선이나 연료 전환과 같은 부분적 대응을 넘어, 제품 구조와 표준 체계 자체를 근본적으로 재설계해야 하는 전환점에 도달하였다고 볼 수 있다.

2. 시멘트 제조공정과 탄소배출

시멘트 제조 과정은 원료 채굴 및 전처리, 원료 분쇄 및 균질화, 소성 공정, 그리고 최종 분쇄 및 혼합 단계로 구성되며, 각각의 공정은 상호 유기적으로 연결되어 최종 제품의 물리적·화학적 특성을 결정짓는 중요한 역할을 수행한다. 특히 원료의 온도가 약 1450℃ 이상의 고온에서 진행되는 소성공정은 클링커(Clinker)를 제조하는 핵심 단계로, 시멘트 제조 과정 중 가장 많은 에너지가 소비되는 동시에 온실가스 배출이 집중되는 공정이라고 할 수 있다.

그림 2. 시멘트 제조 프로세스 이미지. 

  이와 같은 제조 과정에서 발생하는 이산화탄소는 크게 공정배출과 연료 배출로 구분할 수 있으며, 공정배출은 석회석(CaCO₃)이 열에 의해 분해되면서 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO₂)로 전환되는 화학적 반응에서 발생하는 것으로 전체 배출량의 약 60%를 차지하고 있어 시멘트 산업의 탄소배출 특성을 결정짓는 핵심 요인으로 작용한다. 한편, 연료 배출은 소성 공정에서 요구되는 고온을 유지하기 위해 유연탄과 같은 화석연료를 연소하는 과정에서 발생하며 약 30% 수준을 차지하고 있으며, 나머지는 10%는 전력 사용 등 기타 간접배출로 구성된다.

그림 3. 시멘트 생산공정에서의 에너지사용과 배출량. (출처: McKinsey&Company, 2020)

  이러한 배출 구조는 시멘트 산업이 타 제조업과 비교하여 구조적으로 탄소배출 저감이 어려운 산업임을 의미하며, 특히 공정 자체에서 발생하는 CO₂는 에너지 효율 개선이나 연료 전환만으로는 근본적인 해결이 불가능하다는 점에서 탈 탄소화 전략 수립에 있어 큰 제약 요인으로 작용한다. 따라서 시멘트 산업에서의 탄소배출 저감은 단순한 설비 개선이나 공정 최적화 수준을 넘어, 석회석 중심의 원료 구성 변화, 클링커 사용량 저감, 혼합재 사용량 확대 등 제품 설계 단계에서의 접근이 필수적으로 병행되어야 한다. 

  그림 4.에서 볼 수 있듯이 클링커 팩터가 95%에서 50%까지 낮춘 ‘석회석 소성점토 시멘트(LC3)’가 대표적인 예라고 할 수 있다. 최근 친환경공정전환으로 기존 활용되던 혼합재(플라이애시, 슬래그, 실리카퓸)를 대체하는 수단으로 전 세계적으로 관심이 높다.

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<본 기사는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 2026년 6월호를 참조바랍니다. 정기구독하시면 지난호보기에서 e-북, PDF 전체를 열람하실 수 있습니다.>