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[파이낸셜뉴스] 2050년 탄소중립(NDC)을 향한 여정 속에서 세계 산업계는 빠르게 ‘전기화(Electrification)’의 길을 걷고 있다. 내연기관 자동차가 전기차로, 가스보일러가 히트펌프로, 석탄화력이 재생에너지로 대체되는 흐름이다. 하지만 이 같은 거대한 에너지 전환의 흐름에도 불구하고, 여전히 전기가 대체할 수 없는 산업이 존재한다. 열, 화학반응, 공정 안정성 등 본질적 이유로 인해 전기만으로는 불가능하기 때문이다.



중공업·항공·해운 등 전기로 대체 불가능

싸트고사장 18일 관련 업계에 따르면 철강·시멘트·석유화학·항공·해운은 전기가 대체할 수 없는 대표적인 산업이다. 이들은 ‘에너지를 쓰는 산업’이 아니라, ‘에너지를 바탕으로 물질을 변화시키는 산업’이기 때문이다. 단순히 기계를 돌리는 전력이 아니라, 반응과 구조를 바꾸는 열과 화학이 필요한 분야다.

철강산업은 1500도 불법대출중개수수료 이상의 고열을 내는 용광로가 핵심이다. 일부 국가가 전기로(EAF)를 이용한 제철을 늘리고 있지만, 이는 고철 재활용 중심의 공정에 불과하다. 철광석에서 철을 직접 추출하는 일관제철은 여전히 코크스(석탄)를 사용해야 한다. 전기만으로는 일정 품질 이상의 강재를 대량 생산하기 어렵고, 균질한 온도 유지도 어렵다. 포스코·일본제철·아르셀로미탈 등 세계 주요 제 직수입정품신발 철사들이 ‘수소환원제철’로의 전환을 추진하는 이유도 여기에 있다.
시멘트 역시 마찬가지다. 석회석(CaCO₃)을 1450도 이상에서 구워 클링커를 만드는 과정이 핵심인데, 이때 발생하는 탄소의 절반은 단순 연소가 아니라 석회석이 분해되며 생기는 ‘화학적 CO₂’다. 전기로 가열하더라도 이 반응은 피할 수 없다. 결국 시멘트 산업은 ‘전환 직장인을위한책읽기 ’보다 ‘포집’으로 방향을 잡고 있다.
석유화학은 전기가 설비를 돌릴 수는 있지만, 원료 자체를 대체할 수는 없다. 에틸렌·프로필렌 같은 기초화학물질은 나프타 분해로 만들어지는데, 이는 에너지가 아니라 석유 분자를 쪼개 얻는 화학 반응이다. 전기는 열을 제공할 수 있어도 석유의 분자 구조를 대신할 수는 없다.

군인의하루

전기가 대체할 수 없는 산업에 대한 생성형 이미지. 챗GPT



운송 부문도 예외가 아니다. 자동차는 전기화가 가능하지만, 장거리 항공기와 대형 선박은 이야기가 다르다. 배터리의 에너지 밀도는 250Wh/kg 수준으로, 항공유(약 1만2000Wh/kg)의 50분의 1에도 못 미친다. 현 기술로는 중장거리 비행기를 전기배터리로 띄우는 것은 불가능하다. 이 때문에 항공·해운은 전기화 대신 연료 전환에 초점을 맞추고 있다.

항공기와 비슷한 이유로 방위산업에서도 전기화는 사실상 불가능하다. 전차, 장갑차, 전투기와 같은 대형 장비를 전기로 구동할 경우, 필요한 에너지를 저장하려면 막대한 무게와 부피의 배터리가 필요하게 된다. 이는 장비의 기동성, 탑재량, 방호력을 심각하게 저하시키며, 전장 환경에서 치명적인 약점이 된다.


수소와 e-연료, 대체기술의 부상

이처럼 전기로 바꿀 수 없는 영역이 존재한다는 점에서 이를 메우기 위해 새롭게 부상한 에너지가 바로 수소와 e-연료다. 전기가 전자를 공급하는 에너지라면, 수소는 화학적 환원력을 제공하는 에너지다.

철광석에서 산소를 떼어내는 과정, 고열을 만들어내는 연소 등 전기가 대체할 수 없는 영역에서 수소는 ‘불을 대체하는 불’이 된다. 스웨덴의 HYBRIT 프로젝트는 그 상징적 사례다. 수소환원제철 공정을 적용해 기존 대비 90% 이상의 탄소배출을 줄였고, 세계 철강업계는 이를 새로운 패러다임으로 주목하고 있다. 우리나라의 포스코는 2030년 상용기술 확보를 목표로, 일본제철은 2040년대 중반 완전 전환을 목표로 하고 있다.
문제는 비용이다. 그린수소는 재생에너지를 이용한 물 전기분해 방식으로 생산되지만, 현재 kg당 4~6달러로, 천연가스에서 추출한 그레이수소(1~2달러)의 두 배 이상이다.
수소 가격이 내려가지 않으면 기업의 대규모 공정 전환은 현실적으로 어렵다. e-연료(합성연료)는 또 다른 대안이다. 전기로 만든 수소와 포집된 CO₂를 결합해 인공적으로 만든 석유·항공유다. 생산 과정에서 흡수한 탄소만큼만 배출하기 때문에 ‘탄소중립 연료’로 불린다. 포르쉐는 칠레에서 풍력 기반 합성연료 공장을 운영 중이며, 이 연료를 실제 내연기관 차량에 주입해 성공적인 주행 테스트를 마쳤다.
항공과 해운업계는 이 기술을 주목하고 있다. 리튬배터리가 대형 운송수단을 감당하기 어렵기 때문에, 연료의 탄소를 없애는 방식’이 유일한 해법이기 때문이다. 다만 현재 e-연료의 생산단가는 리터당 3~5달러로, 기존 항공유보다 10배 이상 비싸다. 생산 규모와 공급망이 늘어나야 현실적인 대안이 될 수 있다.



CCUS 산업. 과기정통부 제공




산업별 탈탄소 전략 고심...문제는 비용

각 산업은 기술적 여건과 비용 구조에 맞춰 자신만의 탈탄소 전략을 세우고 있다. 철강은 전기로 확대와 수소환원 병행 전략을, 시멘트는 CCUS(탄소포집저장) 중심의 기술로, 항공·해운은 연료 전환 중심의 정책을 추진 중이다.

우리나라의 철강업계는 ‘2050 탄소중립 로드맵’을 세우고 있다. 포스코는 수소환원제철을, 현대제철은 전기로 확장을 추진하며, 정부는 수소 인프라 확충과 전력요금 인센티브 제공을 검토 중이다.
시멘트업계는 이미 실증단계에 들어섰다. 쌍용C&E, 한라시멘트 등은 소성로 폐열을 이용한 CO₂ 포집 설비를 시험 중이며, 포집된 이산화탄소를 인공 골재나 탄산염으로 재활용하는 ‘순환형 시멘트’를 연구하고 있다.
항공과 해운은 글로벌 규제가 전환을 촉진하고 있다. EU는 2030년까지 항공유의 6%를 SAF(지속가능 항공유)로 대체하도록 의무화했고, 국제해사기구(IMO)는 2050년까지 해운 탄소배출을 70% 감축하는 목표를 세웠다.
우리 정부는 2027년부터 국내 공항에서 출발하는 모든 국제선 항공편에 대해 SAF 혼합 사용을 의무화하겠다는 로드맵을 지난 9월 발표했다. 2027년에는 1% 혼합 비율을 시작하고, 이후 2030년에는 3~5%, 2035년에는 7~10% 수준으로 늘릴 계획이다. 정부는 이 제도의 실행을 지원하기 위해 SAF 얼라이언스를 출범시키고, 정유사·항공사·연구기관 등을 포함하는 이해관계자 협의체를 구성중이다.
다만 전환의 가장 큰 장벽은 여전히 ‘비용’이다. 철강소 한 곳을 수소제철로 전환하는 데 수십조 원이 들며, 연료 생산 인프라 확충에는 장기간의 투자가 필요하다. 기술이 아니라 경제성이 문제인 것이다.업계 관계자는 "탄소중립 사회는 ‘전기화된 세상’이 아니라, ‘에너지가 역할에 맞게 재배치된 세상’"이라며 "전기가 가능한 곳을 넓히고, 전기로 불가능한 곳을 기술로 좁혀가는 과정이 산업혁신이자 미래 경쟁력의 본질"이라고 말했다.

기후·환경과 에너지는 '동전의 양면' 같은 관계입니다. 에너지의 생산 방식에 따라 지구온난화를 가속화하거나, 반대로 기후나 환경의 변화가 에너지 수요와 공급에 영향을 줍니다. [이유범의 에코&에너지]는 서로 뗄 수 없는 관계인 기후·환경 및 에너지 이슈를 들고 매주 토요일 독자 여러분을 찾아갑니다. 기자 페이지를 구독하시면 편하게 받아보실 수 있습니다.

leeyb@fnnews.com 이유범 기자