[기고] 상수도 탄소중립 추진과 PVC관의 가능성

글. 이호 ㈜고비 부회장
김한결 기자
eco@ecomedia.co.kr | 2022-01-05 09:48:41
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▲ 이호 ㈜고비 부회장

 

피할 수 없는 시급한 과제, 탄소중립
2021년 8월에 IPCC (기후변동에 관한 정부간 패널) 가 공표한 최신보고서는 이미 산업화 전과 비교했을 때 세계의 기온은 약 1.1℃ 상승하고 기온 상승으로 이상기상의 발생빈도와 강도가 크게 되리라고 예측했다. 이 보고서는 2050년 지구 온도 상승 폭을 1.5℃로 억제하려는 국제사회에 긴장감을 주었다.

전문적인 연구에 의하면 기온 상승을 1.5℃로 억제하기 위해서는 CO₂ 배출량을 2030년에 2010년비 45% 삭감하고 2050년에는 실질적으로 Zero, 탄소중립이 되도록 규모와 속도가 필요하다고 한다. 탄소중립(net zero)이란 인간의 활동에 의한 온실가스 배출을 최대한 줄이고, 남은 온실가스는 흡수 및 제거해서 실질적인 온실가스 배출량을 0(zero)로 만드는 전략이다.

최근 기후위기 극복을 위한 탄소중립 문제는 전 세계적인 환경 이슈인 동시에 각 정부의 정책 방향에 절대적인 영향을 미치고 있다. 탄소중립 문제는 인류 생존과 지속성의 유지라는 기본적 문제에 더해 ESG투자의 확대, 탄소세. 관세 등 세제에 까지 적용돼 탈 탄소에 대응하지 않으면 이익을 낼 수 없다는 경제문제이며 화석연료에서 재생가능에너지와 원자력으로 전환이라는 에너지 전환이며 산업혁명으로 확장되고 있다. 한편 강대국들은 에너지원의 지배를 둘러싸고 패권 경쟁을 벌리고 있다.

우리나라는 2021년 9월 [탄소중립기본법]이 제정돼 2022년 3월 시행되고 2021년 10월 ‘2050 탄소중립시나리오’와 ‘2030국가온실가스감축목표(NDC)상향안’이 국무회의에서 심의 확정돼 높은 제조업 비중과 탄소 다량 배출국임에도 불구하고 2021년 11월 COP26(당사국총회)에서 국가온실가스배출목표(NDC)를 2018년 대비 2030년까지 40% 감축안을 보고하고 UN에 NDC상향안을 제출했다.

이제 탄소중립 문제는 정부의 핵심 정책으로 추진되고 있으며 특히 상·하수도 분야는 에너지 및 탄소 배출에 상관관계를 가진 분야로 정책 당국과 전문가들이 탄소배출 저감을 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

상수도 시설과 탄소중립 정책
상수도시설은 다른 사회기반시설에 비해 에너지 소비가 많은 시설로 환경부 제시 자료에 의하면 2019년 기준 상수도 시설의 전력 사용량은 우리나라 전체 사용량 56만GWh의 0.4%에 상당하는 2475GWh 이고 115.3만ton의 CO₂를 배출하고 있다. 연도별 연간 전력사용량과 CO₂배출량은 [표1]과 같으며 2019년 기준 CO₂배출량은 취수·도수시설에서 51.25%(59만tCO₂), 정수처리에서 395%(4.5만tCO₂) 송수시설에서 44.84%( 51.7만tCO₂)로 나타났다.

 

▲ [표1] 상수도시설 년간 사용 전력량 및 CO₂배출량 <출처=환경부 발표자료, 제공=이호> 

 

이러한 현실을 바탕으로 탄소중립 주무부서인 환경부는 물 관리 부문의 탄소중립 추진 전략으로 ▲물 절약, 재이용 활성화 ▲물 흐름 전 과정에서 탄소 저감 ▲재생에너지 육성 및 탄소 상쇄를 제시하고 있으며, 상수도 시설의 경우 우선적으로 광역상수도를 대상으로 추진하고 지방상수도로 확대한다는 구상이다. 또한 환경부는 2050탄소중립 실현을 위해 에너지절감과 에너지 상쇄를 두 축으로 정수장의 수돗물 생산 및 공급체계를 저탄소 고효율 설비를 도입해 스마트화하고 태양광, 소수력, 수열에너지 등 신재생 에너지 생산에 초점을 맞추고 있다.

상수도 CO₂ 저감에 공헌하는 PVC 배관재
탄소중립 문제와 관련해 우리나라는 정책적으로나 전문 연구 분야에서 상수도 배관재에 대한 탄소배출 저감에 대한 관심과 연구가 많지 않으나 외국의 경우 Carbon Foot Print, Carbon Liff-Cycle 분석 등을 통해 제품군에 대한 탄소저감 공헌도를 평가해 활용하고 있다. 상수도 통계에 의하면 우리나라는 2015년부터 2019년까지 5년간 약 3.6만Km의 수도관이 매설됐고 이중 PVC관이 33% 주철관이 20.9%로 54%가 PVC관과 주철관으로 매설됐다.

수도 배관재의 탄소중립 공헌도면에서 수도관망에서 주 관종인 주철관과 PVC관에 주목해 보면 근대 수도의 도입 초창기부터 우리나라는 주철관을 중심으로 수도관망을 구성해 왔으나 주철관의 배관재로서의 장점에도 불구하고 부식을 피할 수 없고 수도 관망의 2차오염을 유발하는 미생물학적 안정성 면에서 한계를 지니고 있다. PVC수도관은 주철관등 금속관에 비해 가볍고 산·알칼리 등에 침식되지 않는 내약품성, 부식하지 않는 장기내구성, 내외압과 충격에 강한 기계적 성능, 수리적인 우수성과 뛰어난 시공성, 경제성 등으로 최근에 와서 수도 관망에 적용이 증대되고 있다([표2] 참조).

 

▲ [표2] 최근 5년간 수도관 매설 현황 <출처=2019년 상수도 통계-환경부 재구성, 제공=이호> 

 

합성수지와 철강은 수도 배관재로 사용되는 중요한 기초소재이고 이용분야가 광범위하게 걸쳐있어 제품의 생산에서 폐기까지의 물질과 에너지의 흐름을 일관해 계량하고 환경에의 영향을 평가하는 기법으로 환경부하가 적은 제품의 생산을 촉진하기 위한 제품기술의 평가에 Life Cycle Assessment: LCA 기법이 널리 사용된다.

PVC 배관재는 제조 시 고온의 열을 사용하지 않아 에너지 소비량이 적기 때문에 CO₂ 배출량 또한 적을 것으로 유추할 수 있지만 실제 Life-Cycle 분석결과 비교관종에 비해 PVC 배관재의 탄소저감 공헌도가 높은 것으로 나타나고 있다.

 

PVC관과 덕타일 주철관의 탄소배출량 비교 -日本化学工業協会 평가 자료 정리
수도관의 탄소배출량을 알아보기 위해 일본 一般社団法人 日本化学工業協会가 2014년 3월 공표한 ‘温室効果ガス削減に向けた新たな視点’에서 PVC배관재와 덕타일주철관의 carbon-Life Cycle Analysis(cLCA) 비교 평가 결과를 소개한다.

▲ 평가에 적용한 PVC관과 덕타일 주철관의 원료 조달부터 제품 폐기까지의 벨류체인 <제공=이호>

 

▲ 평가에 적용한 제품의 구경 중량 수명 <제공=이호>

 

▲ 배관재 1m당 CO₂ 배출량 <제공=이호>

 

수도관으로 사용되는 PVC관과 덕타일 주철관에 대한 CO₂ 발생량 비교 평가 결과는 PVC관이 덕타일 주철관에 비해 1/3 ~1/5 수준의 CO₂배출량을 나타내고 있어 상수도 관망에서 PVC관의 CO₂ 저감 공헌도가 비교 관종인 주철관에 비해 높은 것은 탄소중립, 탈 탄소사회 구축에 PVC관이 공헌할 수 있는 가능성이 크다고 할 수 있다.

 

▲ CO₂ 배출량 비교 <제공=이호>

▲ Chem System의 CO₂ 배출량 비교 <출처=일본 염화비닐환경협회, 라사이클비젼에서 재인용, 제공=이호>

탄소중립과 리사이클 PVC관 
PVC 소재는 재활용성이 우수해 사용완료 제품을 원래의 제품으로 되돌리는 수평 재활용 가능성이 높은 소재다. 재활용 과정에서 열화가 적고 무기물 등 타 물질과 상용성이 좋으며 첨가제의 조정 등으로 폭넓게 재생품으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 

 

우리나라도 [자원의절약과 재활용촉진에 관한 법률]에 의거 사용완료 PVC 배관재에 대해 재활용을 의무화하고 있다. 그러나 사용완료 PVC 배관재를 재활용한 재활용PVC 배관재, 즉 Pipe to Pipe로는 사용하지 못하고 있다. KS등 산업규격이 마련돼 있지 않기 때문이다. 일본의 경우만 해도 리사이클 PVC관에 대한 산업표준은 물론 리사이클PVC관의 보급을 촉진하기 위한 법률의 제정 운용 등으로 리사이클 PVC관의 생산이 증가하고 있다.

재활용의 확대는 자원의 절약문제에 더해 환경부하를 줄이고 CO₂ 발생을 저감해 탄소중립 실현에 기여한다. PVC 신관과 재활용관의 제조 시 CO₂ 발생량 비교 분석 자료에 의하면 재활용관이 신관에 비해 약 절반 정도의 CO₂를 배출하는 것으로 분석돼 PVC관의 CO₂ 발생저감 공헌도에 더해 재활용을 활성화함으로서 공헌도를 더욱 높일 수 있을 것으로 생각된다.

▲ PVC신관과 재활용관 제조시 CO₂발생량 비교 <제공=이호>

맺으면서
상수도의 탄소중립과 관련해 상수도 관망의 주요 배관재로 사용되고 있는 PVC관과 주철관에 대한 Carbon Life-Cycle 분석에 의한 CO₂배출량에 대해 살펴보았다. 우리나라의 PVC 수도관은 수도 배관재로서 친화성에도 불구하고 그 동안 저평가돼 왔으나 최근에 와서 PVC수도관은 PVC수지 성능과 배합 및 성형기술의 향상으로 관망구성에 적용이 증대되고 있다.

 

범정부적으로 추진되고 있는 탄소중립 실현을 위해 사회 전 분야가 탈탄소화에 관심을 가져야할 상황에서 수도 배관재 등 제품의 CO₂ 배출량 분석을 통한 활용이 필요하다 하겠다. 덧붙여 리사이클PVC관의 제조가 신관 제조에 비해 CO₂배출량이 적고 자원절약 측면에서도 리사이클PVC관에 대한 산업표준의 마련 및 보급촉진을 위한 제도적 뒷받침이 필요하다.

 

※ 외부 필자의 기고는 본지의 편집방향과 일치하지 않을 수 있음을 밝힙니다. 

 

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