l 미세먼지는 줄어든다는데… 대체 왜?

미세먼지가 날로 심각해진다고 느껴지는 것과 달리, 실제로는 줄어드는 추세다. 2001~2017년간 미세먼지 측정자료를 토대로 보면 미세먼지의 연평균 농도는 낮아지고 있다. 연평균 농도가 감소한다는 것은 연간 배출량 자체가 감소한다는 뜻인데, 왜 우리는 미세먼지 문제가 더 심해진다고 느끼는 것일까? 이러한 현상은 고농도 미세먼지 발생일이 늘어나고 있기 때문이다.

▲자료: 환경부 대기환경정보, 서울특별시 대기환경정보, 서울대기질 평가보고서

고농도 미세먼지가 증가하는 이유는 복합적이겠지만, 전문가들은 풍속 감소나 대기 정체 등 기상 영향을 큰 이유로 해석한다. 미세먼지 배출량 자체는 꾸준히 줄고 있지만, 한반도의 대기 흐름이 원활하지 않아 풍속이 저하되어 대기오염물질의 확산이 늦어지고, 대기오염 물질 간 반응에 의한 2차 생성이 촉진된다는 것이다.

l 미세먼지, 어디서 얼마나 어떻게 발생하나

미세먼지는 생성 원인에 따라 △공장, 건설현장, 자동차 등에서 입자 상태로 직접 발생되는 ‘1차 미세먼지’ △가스 상태로 배출되었다가 대기 중에서 화학반응으로 인해 간접 발생되는 ‘2차 미세먼지’로 나뉜다.

환경부는 화학반응에 의한 2차 생성 비중이 초미세먼지에 더 큰 영향을 주는 것으로 파악하고 있다. 2016년 국내 대기오염물질 배출량 구성은 직접 발생한 1차 미세먼지(PM_2.5)가 10만 톤, 2차 미세먼지 생성에 기여하는 물질인 황산화물(SO_x), 질소산화물(NO_x), 휘발성유기화합물(VOC), 암모니아(NH₃)가 각각 36만 톤, 125만 톤, 102만 톤, 30만 톤으로 집계됐다.

대기환경보전법은 대기오염의 원인으로 인정된 가스·입자상 물질과 먼지 등 64개 물질을 ‘대기오염물질’로 규정하고 있지만, 사실상 먼지(PM₁₀, PM_2.5, 기타), 황산화물(SO_x)과 질소산화물(NO_x)이 절대적이어서 일반적으로 이들 세 가지의 총량을 측정·관리지표로 인용한다.

▲자료: 환경부 미세먼지 관리 종합계획, 2019.11.1

그럼 이 대기오염물질은 어디서 오는 걸까? 환경부가 발간한 <2019 환경백서>에 따르면, 대기오염물질 발생지는 국외 영향과 국내 배출로 나뉜다. 월별·계절별로 다르지만, 국내 대기오염물질에 대한 국외 영향은 평상시 30~50%, 고농도 시에는 60~80%까지 달한다. 한국 대기환경에 특히 영향력이 큰 중국은 미세먼지가 점차 개선되고 있지만, 지속적인 경제 성장과 함께 발전소·공장을 추가 설립하면서 2030~2050년까지 대기오염 영향이 지속될 것으로 보인다.

국내 배출원을 살펴보면 수도권은 경유차의 영향이, 전국적으로는 사업장(산업계)의 영향이 가장 크다. 2차 미세먼지를 생성하는 주요 원인물질인 SO_x와 NO_x가 수도권에서는 자동차가, 그리고 수도권 외 지역에서는 발전소나 공장 등에서 배출되는 경우가 많아서다.

그러나 환경부와 한국환경공단이 굴뚝 자동측정기기(TMS; Tele-Monitoring System)를 부착한 전국 사업장의 대기오염물질 배출량을 분석한 결과를 보면, 대기오염의 주원인인 SO_x, NO_x와 먼지의 배출량은 최근 4년간 꾸준하게 감소하는 추세다. 2018년에는 2015년보다 사업장 수가 66개 증가했음에도 불구하고 대기오염물질 배출량은 18%(7만 4,161톤) 감소했다. 그만큼 산업계가 대기오염물질 발생 저감을 위해 노력하고 있다는 뜻이다.

▲자료: 환경부 보도자료, “작년 전국 626개 사업장, 대기오염물질 9% 감축”, 2019.4.1

l 제철소 대기오염물질은 이렇게 관리한다

제철공정은 자연 상태의 철광석에서 산소를 분리해 철을 만드는 과정이다. 제철소는 크게 ‘제선→제강→압연’ 순으로 공정을 진행하는데, 대기오염물질이 주로 발생하는 공정은 제선 부문이다.

제선공정에서는 원료인 철광석과 환원제인 코크스를 고로(용광로)에 넣고, 뜨거운 바람을 불어넣어 철광석을 환원, 용해시켜 용선(Molten iron, 쇳물)을 생산한다. 이를 위해 사전에 석탄을 고온건류하여 코크스를 만들고, 철광석으로 소결광 등을 만든다.

철광석과 석탄의 주성분은 기본적으로 각각 철과 탄소지만, 불순물인 황과 질소도 미량 함유하고 있다. 이때, 석탄 속 황(S)과 질소(N)는 고온 조건에서 공기 중의 산소(O₂)와 만나 황산화물(SO_x)과 질소산화물(NO_x)로 변환된다.

따라서 대기환경 관점에서 가장 큰 리스크는 SO_x와 NO_x이며, 포스코의 관리 초점 역시 여기에 맞춰져 있다.

(1) 황산화물(SO_x) 관리

제철소에서 발생되는 SOx의 대부분은 석탄에 함유된 황 화합물이 주원인이다. 석탄을 건류하면 1㎥당 약 4,400Kcal의 열량을 가진 COG(Coke Oven Gas)가 발생되는데, 이때 황 화합물은 황화수소(H₂S) 형태로 변형되어 COG에 들어 있다. COG는 제철소 안에서 열원으로 재사용되는데, H₂S를 제거하지 않으면 연소과정에서 산소와 결합해 SO_x로 변환된다. 따라서, COG 성분 중 H₂S는 화성공정의 습식 흡수공정을 통해 제거된 후, 황 회수설비를 통해 고체 형태인 유황으로 회수된다. 포스코는 이렇게 분리한 유황을 연간 2만 톤 가량 모아 공업용품 등으로 판매하고 있다. 또한, 소결공장에서는 배가스의 SO_x를 제거하기 위해 포항제철소에서는 2004년부터 활성탄 흡착설비를, 광양제철소는 2007년부터 건식 흡착설비를 도입하여 SO_x를 60~90%까지 제거하고 있다.

(2) 질소산화물(NO_x) 관리

NO_x는 질소가 연소하면서 필연적으로 생성되기 때문에 NO_x 발생을 최소화하는 것이 중요하다. 그래서 제철소에서는 NO_x 발생이 적은 저(低)NO_x버너를 최신형으로 교체해오고 있다. 한편, 소결공장에서 가동 중인 선택적 촉매환원(SCR; Selevtive Catalytic Reduction) 기술은 연소과정에서 발생하는 NO_x 배출을 최소화한다. SCR은 촉매를 활용해 NO_x와 환원제(NH₃)를 반응 시켜 인체에 무해한 질소와 물로 전환함으로써 NO_x를 80~90%가량 저감하는 기술이다.

(3) 먼지 관리

먼지는 전기집진기 91대, 여과집진기 1004대 등 총 1700여 대의 대용량 집진기를 통해 각 공정에서 나온 먼지를 99% 이상 제거하고 있다. 또한 원료탄과 부원료를 저장하는 밀폐형 저장시설 사일로(Silo)를 179만 톤 규모로 운영하여 먼지 비산을 최소화하고 있다.

포스코는 SO_x, NO_x, 먼지를 저감하는 데 있어 최적가용기술(BAT; Best Available Technology), 즉 경제성을 고려한 최적의 기술을 적용하여 제철소 대기오염물질 저감에 총력을 다하고 있다.

l 최고의 환경기술과 투자로 만드는 ‘에코 제철소’

흔히들 공장이 있는 곳은 미세먼지가 많으리라 생각하지만, 반드시 그런 것은 아니다. 환경부 대기환경연보에 의하면 제철소가 위치한 포항과 광양의 연평균 미세먼지(PM₁₀) 농도는 전국 평균 및 타 도시보다 낮았다. 초미세먼지(PM_2.5) 농도도 마찬가지다. 간접적이지만 포스코 제철소의 대기오염물질 배출 수준에 대한 설명으로 볼 수 있다.

▲자료: 2015~2018 환경부 대기환경연보

앞서 1편에서 철강업은 원래 ‘환경적 숙명과의 싸움’이었다고 포스코의 업(業)을 규정한 바 있었다. 그런 만큼 포스코는 ‘대기오염물질 저감’을 핵심 환경목표로, 그 이행 정도를 핵심 경영지표(KPI; Key Performance Indicator)로 설정하고 있다. 즉, 철강제품 1톤 생산 시 먼지와 황산화물(SO_x), 질소산화물(NO_x)이 배출되는 양을 계산한 ‘대기배출 원단위’를 KPI로 설정하여 연간 실적을 관리한다. 대기오염물질 배출량은 주요 배출시설의 굴뚝 자동측정기기(TMS)를 통해 실시간 측정되며, 측정 데이터는 투명하게 공개되고 있다.

아래 그래프를 보면, 포스코의 조강 1톤당 대기오염물질 배출량은 지속적으로 줄어들고 있다. 2018년에는 2000년에 비해 배출총량을 40% 감축했으며, 상세하게 살펴보면 SO_x는 43%, NO_x는 33%, 먼지는 68% 저감됐다.

▲자료: 포스코 보고서

포스코는 여기서 그치지 않고 ‘2022년 대기오염물질 배출량 35% 저감’이라는 도전적인 목표 아래 2019년부터 3년간 환경관리에 1조 700억 원을 투자하고 있다. 유황 회수설비를 추가 설치하고, 소결공장 및 부생가스 발전시설에 선택적 촉매환원(SCR) 설비를 추가 설치하여 NO_x와 SO_x의 배출을 더욱 저감할 계획이다. 노후 발전시설은 폐쇄 후 신예 시설로 대체할 준비 중이며, 밀폐형 사일로도 40만 톤 규모를 추가 설치하여 연원료 비산 현상을 줄일 예정이다.

또한 현재 89개소에서 운영하는 굴뚝 자동측정기기(TMS)를 2021년까지 200여 개소로 확대하여 제철소 전체의 배출현황을 더 꼼꼼하게 모니터링할 계획이다.

한편, 미세먼지 저감을 위한 혁신기술 개발도 한창이다. 지난 5월 설립된 RIST의 미세먼지연구센터는 △저온에서도 NO_x 제거효율이 높은 저온 SCR 촉매기술 △고온의 배가스에서 SO_x를 선택적으로 제거하는 고온 건식 탈황기술 △집진필터 차압을 낮춘 고효율 여과집진기술 등 대기오염물질 제거 효율 향상은 물론 에너지 사용량까지 절감하는 기술을 개발해 제철소에 적용할 계획이다.

▲자료: 대기환경보전법

대기오염물질에 대한 배출허용기준은 5년 단위로 꾸준히 강화되어 왔다. 위 표에서 제철소 소결로에 대한 배출허용기준은 10년 전인 2010년보다 훨씬 강화됐다. 20년 전과 비교하면 기준이 2배 수준으로 강화됐지만, 포스코는 기술개발과 공정 개선 등을 통해 점차 타이트해진 배출허용기준을 만족시켜 오고 있다.

미세먼지에 대한 국민적 관심과 우려의 목소리가 높아지면서, 2020년 4월부터는 배출 총량 규제가 전국으로 확대 시행되는 등 환경정책들이 더욱 강력하게 추진될 예정이다. 포스코는 현재의 수준을 정확하게 진단, 파악하고 스스로를 감시 모니터링하며 배출 총량을 줄이는 데 최선을 다할 것이다. 경제적 가치와 환경적 가치를 동시에 높이는 것, 이것이 포스코의 사회적 책임이기 때문이다.

* 포스코 뉴스룸이 <포스코 에코 리포트>를 연재합니다. 포스코 환경경영의 참모습을 설명해 드리겠습니다.

l 자동차는 어디서 온 것일까?

자동차 안팎을 찬찬히 뜯어보자. 자동차를 구성하는 부품은 2만 개가 넘는데, 주요 부품들은 철강 같은 금속 소재, 그리고 플라스틱 같은 화학소재로 만들어져 있다. 다시 말하면, 자동차를 구성하는 부품은 수만 개일지라도, 이들의 고향은 포스코 같은 철강사나, SK에너지·GS칼텍스 같은 정유사라고 할 수 있다.

여기서 한 단계 더 들어가면, 철강소재는 천연자원인 철광석(Iron Ore)에서, 석유화학 소재는 천연자원인 원유(Crude Oil)를 가공하여 뽑아낸 것이다. 과장을 조금 보탠다면 자동차의 최초의 고향은 천연자원이 아닐까?

비단 자동차뿐만이 아니다. 우리 손안의 휴대폰이나 집 안의 냉장고 등 오늘날 우리가 소비하는 첨단기기는 거의 모두가 금속 소재나 화학소재의 결합물이다. 기왕 과장하는 김에 조금만 더한다면, 지구상에 자연 상태로 존재하는 각종 금속과 원유 자원이 이들 기기의 현존하는 조상(祖上)이라고 해도 좋을 법하다. 다만, 과학기술이 천연자원을 물리·화학적으로 형태와 성질이 다른 문명의 이기(利器)로 변환해 놓은 것일 뿐.

철강과 정유·석유화학 산업이 현대 문명에서 중요한 이유가 바로 이 지점에 있다. 거의 모든 것의 소재, 원형(原型)이 되기 때문이다. 아래 산업간 가치사슬 구조를 단순화한 도식을 보면 철강과 정유·석유화학 산업은 ‘산업의 산업의 산업’ 역할을 하고 있다는 점을 쉽게 알 수 있다.

▲ 산업간 가치사슬 구조를 단순화한 도식. SK에너지·GS칼텍스와 같은 정유사, 포스코와 같은 일관제철 철강사들은 ‘산업의 산업의 산업’으로서 산업간 가치사슬의 첫 단추를 끼우는 역할을 한다.

그래서 제조업 중심의 경제발전에 성공한 국가들을 보면, 철강과 정유·석유화학 산업은 전략적인 육성 정책을 통해 전체 산업을 일으키는 원동력이 되었다. 기초소재를 생산하는 기간산업인 만큼, 이들 산업이 세계 및 국가 경제에서 차지하는 비중과 전후방 영향은 상당할 수밖에 없다.

▲ 정유사의 원유처리량과 철강사의 조강생산량은 국가 GDP 및 핵심 산업의 성장과 궤를 같이한다. (출처: 세계은행, 한국석유협회, 한국철강협회, 한국자동차산업협회, Clarksons)

l 문명 발달이 가져온 환경적 부담

그러나 세상에 공짜는 없다는 말처럼, 인류의 삶에 절대적으로 기여한 두 산업군은 ‘환경적 부담’이라는 숙명을 안고 있다.

이는 이들 산업의 생산 프로세스 때문인데, 두 산업은 ‘자원 채굴→정련·정제→소재 가공’으로 이어지는 매우 유사한 공정을 갖고 있다. 철강은 철광석과 석탄을, 정유는 원유나 천연가스를, 화학은 석유·석탄·천연가스 등 자연 상태에서 존재하는 자원을 채굴하고, 이를 정제하거나 제련하여 전후방 산업에서 필요로 하는 소재를 공급한다.

문제는 자원을 채굴하고 가공하는 과정에서 환경에 부담을 주는 탄소 등의 물질을 배출하게 되는데, 이는 자연의 물리적 섭리가, 그리고 현존하는 과학 기술의 한계가 그러하기 때문이다. 철광석을 용광로에서 녹여 쇳물을 만드는 철강사, 원유를 가열하여 정제하는 정유사 모두 환경에 대한 책임에서 자유로울 수 없는 숙명을 갖고 있다.

광물이나 화석연료의 개발, 생산 과정도 마찬가지다. 사우디 국영 석유회사 아람코(ARAMCO)는 오는 12월 있을 기업공개(IPO)에서 기업가치가 1조5,000억 달러(1,740조 원)에 이를 것으로 조명받고 있는 ‘세계 최대 석유회사’이지만, 이와 동시에 ‘세계 최대 온실가스 배출 사업자’라는 오명이 따라다니는 것도 이 때문이다.

인류의 역사를 살펴보면, 지구상에 존재하는 자원을 물리·화학적으로 변환 시켜 진일보한 에너지와 소재를 발명하면서 문명을 한 단계씩 발전 시켜 왔다. 대표적인 것이 정유·석유화학 산업에 의한 에너지 혁명, 그리고 철강 산업이 일군 소재 혁명이라 할 수 있다. 아이러니하게도 이러한 기술적 진보와 산업 발전의 과정에서 인류는 환경적 대가를 치러야 하는 책임을 지게 된 것이다.

l 포스코 역사에서 단 한 번도 빠지지 않은 환경투자

돈이냐 환경이냐, 일각에서는 이런 프레임으로 기업의 환경 이슈를 말하기도 한다. 하지만 기업의 활동을 이익과 환경으로 나누는 흑백논리로는 기업의 경영을 총체적으로 설명하지 못한다. 이익과 환경은 양자택일의 문제가 될 수 없다. 기업은 환경적 부담이라는 제약을 감수하면서도 적절한 이익을 추구하며 경영해야 한다. 어느 한쪽이라도 문제가 생기면 사회와 시장에서 도태되는 게 기업의 운명이기 때문이다.

앞서 살펴봤듯이, 철강 산업은 그 중요성에도 불구하고 환경적 숙명을 갖고 태어난 산업이다. 그러나 철강 산업은 홀로 존재하는 것이 아니라 자동차·조선·전자·건설 등 경제를 이끄는 제조업들과 거대한 가치사슬을 형성하면서 ‘대한민국 함대’를 이끌고 있다. 어쩌면 오늘날 글로벌 리더로 우뚝 선 우리나라의 전자·자동차·조선 산업군들을 위해 기간산업으로서 환경적 부담을 먼저 감당하고 있는 것이기도 하다.

그래서 포스코의 환경투자는 여느 산업군보다 투자비 규모가 엄청났다. 환경에 대한 기본 개념조차 없었던 1970년 포항제철소 1기 건설 때부터 포스코는 총투자비의 10% 이상을 환경관리에 집행해왔다.

창업 이래 지난해까지 포스코의 환경투자 규모는 총 6조9,630억 원. 최근 10년간은 3조3,015억 원으로, 회사 전체 투자비의 약 17%를 환경투자에 사용한 것으로 집계됐다. 아래 표를 보면, 포스코는 영업이익과 무관하게 지속적으로 환경투자를 해왔음을 알 수 있다.

특히 최근 삶의 질과 관련하여 점점 높아지는 국민의 눈높이에 부응하고, 국가적으로도 타이트하게 관리하는 환경기준에 부합하기 위해 포스코는 어려운 경영 여건에서도 환경투자를 지속하고 있다. 올해 초 포스코가 발표한 3년간 1조 700억 원의 환경투자는 같은 기간 총 영업이익의 10%를 훨씬 상회하는 수준이 될 것으로 보인다.

환경투자는 그 성격상 즉각적인 효과가 나타나는 것도, 재무적인 경영성과로 보이는 것도 아니다. 그러나 이렇게 투자의 큰 비중을 차지하고 있는 것은 그만큼 철강인들이 ‘철강 산업=국가 기간산업’이라는 사명감, 그리고 ‘철강업=환경업’이라는 시민 정신으로 무장하고 있기 때문일 것이다.

l 끝나지 않은 환경적 숙명과의 싸움, 포스코를 응원해 주세요

원래, 처음 태어날 때부터 철강의 운명은 환경적 책임과 떼려야 뗄 수 없었다. 비약적인 기술 발전에도 불구하고, 화석연료를 사용하는 철강 공정 기술은 환경 이슈의 굴레에서 완전히 벗어나지 못했다. 하지만, 포스코는 철강 1톤 생산 시 배출되는 탄소를 2톤 미만으로 낮추는 수준까지 기술을 발전시켰다. 미세먼지를 줄이기 위해 최신예 설비를 계속 증설하는 것은 물론, 수자원과 부생가스, 부산물도 100%에 근접하게 재활용하는 등 양 제철소에서 총력을 다하고 있다. 이러한 환경적 숙명과의 싸움은 포스코의 50년 역사와 함께 있어 왔고, 앞으로도 꾸준히 이어질 것이다.

올여름 고로 안전밸브(블리더)를 두고 사회 일각에서는 경제가치와 환경 가치 중 무엇이 우선인지에 대한 양자택일적 갑론을박이 있었다. 포스코를 비롯한 철강업계는 오해 해소와 문제 해결을 위해 중앙정부, 지역사회, 지자체, 사회단체 등과 함께 머리를 맞댔으며, 다행히 원만하게 해결되어 철강업계는 더 큰 책임감을 갖고 환경투자 확대 등을 검토하고 있다.

이런 환경 이슈는 비단 철강이나 정유산업만이 갖고 있는 문제는 아니다. 환경 영향의 크기와 경중을 떠나 모든 산업은 환경적 부담을 갖고 있다. 그중에서도 특히 화석연료를 기반으로 한 산업들은 현재의 기술 수준으로 완전히 문제를 해결하기 어렵다. 그래서 이를 풀어나갈 과학적 해법을 찾는 R&D 역시 산업계가 풀어야 할 숙제일 것이다. 따라서 철강 산업 또는 여느 제조업을 둘러싼 환경 문제는 OX 퀴즈처럼 양자택일의 관점이 아니라, 균형과 조화의 시각으로 바라봐야 한다.

기름 한 방울 나지 않는 나라에서 꽃 피운 정유산업, 그리고 해외 자원을 이용해 이 땅에 산업의 쌀을 일군 철강 산업. 이들 산업군이 오늘날 우리가 영위하고 있는 물질문명을 가능케 한 것은 명백한 사실이다. ‘굴뚝산업’이라는 프레임으로 무조건적인 비난을 던지기보다는, 숙명을 이겨내려는 이들 산업군의 노력에 응원과 격려도 필요할 것이다.

* 포스코 뉴스룸이 <포스코 에코 리포트>를 연재합니다. 포스코 환경경영의 참모습을 설명해 드리겠습니다.