친환경 건축: 오염을 덜 일으키는 시멘트를 만드는 새로운 기술

전 세계 대부분의 주요 도시에서 증가하는 주택 수요는 온실가스 배출을 줄이려는 노력과 점점 더 어긋나고 있습니다. 건설 프로젝트의 문자 그대로 빌딩 블록(콘크리트와 시멘트)이 극도로 오염되기 때문입니다.

컨설팅 회사인 McKinsey에 따르면 오늘날 모든 탄소 배출량의 약 7%가 시멘트 생산에서 발생하며 이는 가장 많이 배출되는 산업 분야 중 하나입니다.

기업 의사결정자를 위한 환경, 사회, 거버넌스 문제와 전략을 매주 살펴봅니다.

글로벌시멘트콘크리트협회(Global Cement and Concrete Association)의 시멘트, 혁신 및 ESG 담당 이사인 클로드 로레아(Claude Loréa)는 “콘크리트는 필수적인 건축 자재입니다. “2050년에 존재할 기반시설의 4분의 3은 아직 건설되지 않았습니다.”

전통적인 포틀랜드 시멘트 배출의 약 90%는 최종 제품의 거의 3/4을 차지하는 클링커(물, 자갈, 모래를 함께 묶는 결합제) 생산에서 발생합니다.

일반적으로 클링커는 회전하는 가마에서 석회석과 점토를 화씨 2,700도 이상의 온도로 가열하여 만들어집니다. 석탄은 종종 이러한 가마에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 클링커 배출물의 약 2/3는 가열될 때 석회석에 의해 방출되고 나머지는 열을 생성하기 위한 연료의 연소에서 발생합니다.

이 프로세스는 수천 년 동안 복제되어 왔지만 이제 기업에서는 이를 변경하려고 합니다. 문제에 대한 접근 방식에는 에너지 효율성 개선, 청정 연료 사용, 생성된 탄소 배출 포집 및 대체 원자재로 전환 등이 포함됩니다.

업계가 시멘트 생산의 지속 가능성을 향상시키려는 한 가지 방법은 효율성 향상을 목표로 삼는 것입니다.

영국 스타트업 카본리(Carbon Re)는 인공지능과 머신러닝을 활용해 연료 사용 최적화를 목표로 하고 있다. Carbon Re의 공동 창업자인 Aidan O'Sullivan에 따르면 업계의 주요 문제 중 하나는 연료 낭비입니다. 그는 석탄의 품질이 다르기 때문에 대부분의 생산자가 클링커를 생산하는 데 석탄을 너무 많이 사용하는 경우가 많다고 말했습니다.

이 스타트업은 특정 연료원과 생산 목표에 필요한 최적의 연료를 예측하기 위해 기계 학습 알고리즘을 훈련하기 위해 여러 생산자의 실제 연료 사용량을 분석하고 있습니다. "우리는 필요한 화학 반응을 얻는 데 충분한 에너지를 사용할 수 있도록 연료 소비 과정을 최적화하려고 합니다."라고 그는 말했습니다.

작은 개선만으로도 상당한 방출 효과를 얻을 수 있습니다. O'Sullivan은 “2%의 연료 절약은 공장당 수만 톤의 탄소를 절약하는 것으로 해석됩니다.”라고 말했습니다. 그는 이번 개발이 더 넓은 의미를 갖고 있다고 덧붙였습니다. “탄소 배출량의 20%를 기여하는 중공업에서 AI를 사용할 수 있는 엄청난 기회가 있습니다.”

다른 사람들은 연료 유형을 완전히 바꾸려고 합니다. 세계 최대 시멘트 생산업체 중 하나인 Cemex는 스위스에 본사를 둔 Synhelion과 협력하여 석탄이 아닌 태양 에너지를 사용하여 클링커를 생산해 왔습니다. 작년에 두 회사는 스페인에서의 시범 프로젝트에서 화석 연료 없이 클링커를 생산했다고 밝혔습니다.

접근 방식에 따라 거울은 화석 연료 없이 클링커를 생성하기 위해 가마를 화씨 약 2,700도까지 가열하는 데 사용되는 Synhelion의 태양광 수신기에 햇빛을 집중시킵니다. Synhelion의 공동 CEO이자 공동 창업자인 Gianluca Ambrosetti는 “우리는 화석 연료의 연소를 제거하는 동시에 고온의 열도 발생시키고 있습니다.”라고 말했습니다.

두 회사는 현재 프로세스에 열 에너지 저장 장치를 추가하여 프로세스가 연속 주기로 수행될 수 있는지 확인하기 위해 노력하고 있습니다. 2030년까지 태양광 클링커를 상업적으로 생산하는 것을 목표로 하고 있다.

Synhelion은 또한 석회석에서 방출되는 CO2를 흡수하기 위해 모델에 탄소 포집 기능을 추가하는 동시에 연소로 인한 배출을 줄여 열을 생성하는 방법도 모색하고 있습니다.

국제 에너지 기구(International Energy Agency)는 탄소 포집, 사용 및 저장을 업계의 배출량을 줄이는 수단으로 간주하지만 현재 흡수 속도는 느립니다. IEA는 2050년 순 제로 배출 시나리오에서 “현재 무시할 수 있는 수준에서 2030년까지 전 세계적으로 해당 부문의 CO2 중 8%를 저장해야 합니다. 그러나 이 분야의 배포 및 투자 진행은 아직 제한적이며 이러한 기술은 오늘날에도 상대적으로 초기 개발 단계에 있습니다.”