▲ 비탄산염 원료(左)와 생산된 클링커

한국세라믹기술원이 대표적인 이산화탄소(CO2) 다배출 산업인 시멘트 업계의 탄소저감을 위한 원료 공동 기술개발과 실증에 성공해 탄소중립에 기여할 전망이다.

한국세라믹기술원은 산업통상부가 주관하고 한국산업기술기획평가원이 지원하는 ‘시멘트 원료(석회석) 대체 순환자원 확대 기술개발’ 사업을 통해 철강 공정 부산물인 슬래그를 석회석 대체 원료로 활용하는 클링커 제조기술을 개발하고 이를 현장에 실증했다고 27일 밝혔다. 

시멘트의 핵심 재료인 ‘클링커’를 만들기 위해서는 석회석이 약 90% 정도 사용되는데 석회석이 고온에서 분해되면서 CO2가 직접 다량 배출되는 문제점이 발생하고 있다.

이에 세라믹기술원은 특히, 클링커 제조 시 다량의 CO₂를 배출하는 석회석을 대체할 수 있는 ‘비탄산염 원료’에 주목했다. 이 원료는 구조적으로 CO2를 포함하지 않으며, 고온 가열 과정에서도 CO₂가 발생하지 않아, 시멘트 생산 과정의 구조적 배출을 줄일 수 있는 대안으로 평가되고 있다.

대표적인 비탄산염 원료는 철강 공정에서 발생하는 부산물인 슬래그로, 주로 토목 공사용 성토재나 시멘트 혼합재 등으로 재활용되고 있으나, 시멘트 클링커의 주요 원료로 활용하기에는 공정 안정성, 품질 확보 등의 기술적 제약이 존재한다.

이에 세라믹기술원 연구진은 ‘시멘트 원료 대체 순환자원 확대 기술개발’ 사업을 통해 슬래그를 석회석 대체 원료로 활용하는 클링커 제조기술을 개발해왔다. 그 결과 원료 특성 분석, 품질 및 안전성 검증, 최적 공정 조건 설계 등을 수행하며, 공정 투입 실험 및 상용화를 위한 기술적 기반을 마련했다.

이를 바탕으로 쌍용 C&E는 해당 기술을 실제 생산 현장에 적용해, 포스코 철강 공정에서 발생하는 미세 분말 형태의 슬래그를 석회석 대신 클링커 제조 공정에 투입했다. 

공정 투입 연구 초기에는 분말 슬래그가 저장 시설 내부에서 굳어 배출관을 막는 문제가 발생했으나, 저장 직후 수분을 활용한 습식처리 공정을 도입하고 투입 조건을 세밀하게 조정함으로써 이를 해결했다. 그 결과 2026년 1월부터 안정적인 공정 운전이 가능해졌으며, 개발한 기술의 현장 적용성과 탄소 저감 가능성을 확인했다.

쌍용 C&E 관계자는 “올해 1만 톤 이상의 미세 분말 슬래그를 클링커 제조에 투입해 시멘트를 생산할 예정으로 그 과정에서 약 3천 톤의 CO₂감축을 목표로 하고 있다”고 밝혔다.

세라믹기술원 추용식 박사는 “이번 성과는 철강 부산물을 시멘트 클링커 원료로 활용함으로써 산업 간 자원순환 구조를 구축한 사례”라며 “비탄산염 원료 적용을 지속 확대해 시멘트 산업의 탄소중립 전환을 앞당기겠다”고 밝혔다.