우수상 '트라이매스' 김병철 대표 인터뷰
"시멘트를 만들면 똑같은 양의 탄소가 발생합니다. 그런데 지금까지 이걸 개선하는 기술이 개발된 적이 없어요."
기후테크 스타트업 '트라이매스'는 시멘트 생산과정에서 발생하는 이산화탄소를 제거하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 이 회사의 김병철 대표는 "시멘트는 1톤을 생산할 때 이산화탄소가 1톤이 발생하는 전형적인 고탄소배출 업종이다"며 "따라서 생산과정에서 이산화탄소를 제거하는 기술은 시멘트 산업의 탄소감축을 달성하는데 매우 중요하다"고 강조했다.
김 대표는 "시멘트 생산과정에서 이산화탄소를 제거하는 기술을 시도하는 기업이 지금까지 단 한 곳도 없었다"며 "그런 점에서 우리 기술은 국내뿐 아니라 해외시장에서도 경쟁력있다고 자부한다"고 말했다.
지난해 9월 뉴스트리가 주최한 '2025 기후테크 스타트업 혁신 어워즈'에서 우수상을 수상한 트라이매스를 뉴스트리가 직접 찾아가봤다.
◇ '수소'를 투입했더니 탄소 제거
15년동안 영국 탄소포집·활용(CCUS) 기후테크 기업에서 근무했던 김병철 대표는 전세계 온실가스 배출량의 3위를 차지하는 '시멘트'의 탄소감축 기술을 개발하는데 성공하고 지난 2025년 1월 회사를 설립했다.
김 대표는 "시멘트는 지난 200년간 생산공정이 한번도 바뀐 적이 없다"고 말했다. 석회석(CaCO3)을 1450℃ 고온으로 구워서 만들어지는 것이 시멘트 원료인 클링크(CaO)다. 클링크를 석고와 일정 비율로 섞어 미세하게 분쇄한 것이 우리가 아는 시멘트다. 문제는 클링크를 만드는 과정에서 대량의 이산화탄소가 발생한다는 점이다.
시멘트는 1톤을 생산하면 이산화탄소가 1톤 발생한다. 그래서 탄소고배출 업종으로 꼽힌다. 석회석을 굽는 과정에서 0.7톤의 이산화탄소가 발생하고, 소성로 연료로 사용되는 유연탄이 연소하는 과정에서 0.3톤의 이산화탄소가 나온다. 국내에서 연평균 생산되는 시멘트는 5000만톤이므로, 시멘트 산업에서 배출되는 탄소는 연간 5000만톤이라는 의미가 된다. 이는 우리나라 전체 온실가스 배출량의 약 7% 수준이다.
이에 김 대표는 시멘트를 제조하는 과정에서 탄소를 제거하는 기술을 개발하기 시작했다. 수 년의 연구 끝에 김 대표는 수소를 이용해 이산화탄소를 제거하는 기술을 개발하는데 성공했다. 소성로에 수소를 투입하면 이산화탄소가 일산화탄소와 물로 치환되고, 일산화탄소는 별도로 포집되도록 했다. 김 대표는 "우리 기술을 활용하면 시멘트 생산중 발생하는 이산화탄소를 70%까지 제거할 수 있다"며 "포집한 일산화탄소는 소성로의 연료로 다시 활용할 수 있다"고 설명했다. 이렇게 하면 시멘트 생산과정에서 발생하는 이산화탄소를 사실상 제로로 만들 수 있을 뿐만 아니라 수입에 의존하는 유연탄 비용도 아낄 수 있다.
트라이매스는 '수소환원 소성공정'을 혁신기술로 인정받아 과학기술정보통신부 미래유망융합 파이오니어 전략형 과제로 선정돼 40억원을 투자받았다. 김 대표는 "시멘트 제조사들과 실증사업을 진행할 계획"이라며 "연내 실증을 완료하는 것이 목표이고, 실증을 마치면 바로 상용화할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
◇ 건설 소재 넘어 친환경 소재까지 넘본다
트라이매스는 시멘트의 탄소제거 기술을 개발하는데 이어, 현재 시멘트 탄소포집에 활용되는 수소를 생산하기 위한 기술개발도 시작했다. 김 대표는 "시멘트 제조과정에 사용되는 수소를 좀 더 값싸게 공급하기 위해 바이오매스를 이용해 수소를 생산하는 방법을 개발중"이라고 밝혔다.
수소의 가격은 만만치않다. 수소의 국제 생산원가는 1kg당 약 4달러(약 6000원) 수준이다. 특히 그린수소의 생산원가는 1kg당 약 6달러(약 9000원)에 달한다. 이렇게 값비싼 수소를 시멘트 공정에 투입하면 '무탄소 시멘트' 생산단가는 일반 시멘트에 비해 1.5~2배까지 높아진다. 그만큼 가격경쟁력이 떨어진다.
이에 김 대표는 수소를 직접 생산하는 방안을 모색한 끝에, 축산분뇨와 톱밥, 폐목재 등 유기성 폐기물을 이용해서 수소를 생산하는 '그린수소' 모델을 고안해냈다. 유기성 폐기물을 열분해하면 고체탄소인 '바이오차'와 수소, 이산화탄소, 일산화탄소 등이 배출된다. 여기서 수소를 별도로 포집하고, 바이오차(C)는 물과 반응시켜 수소(H2)와 일산화탄소(CO)로 만들어낸다. 이 과정에서 배출되는 이산화탄소도 바이오차와 반응시켜 일산화탄소로 바꾼다.
김 대표는 "일단 연구실 차원에서 실험에 성공한 단계"라며 "그러나 어떤 촉매를 쓰고 어떤 비율로 반응시켜야 하는지는 아직 과제"라고 말했다. 이어 그는 "한국전력과 실증사업을 진행하기로 논의하고 있다"고 귀띔했다.
김 대표는 "3년 내 '무탄소 시멘트'를 직접 생산할 수 있는 설비를 구축하는 것이 목표"라며 "해외 시장은 기술 라이센스를 판매하는 방식으로 공략할 계획"이라는 포부를 밝혔다. 이를 통해 2030년 매출 1000억원의 유니콘 기업으로 우뚝 서겠다는 각오다.
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