[특별기고] 지속가능한 친환경 다이캐스팅 기술개발 방향①

최근 자동차 산업은 급격한 패러다임 변화를 맞이하고 있다. 동력원의 전동화와 인공지능 기술의 접목 등은 자동차에 대한 전통적인 개념을 바꿔놓고 있으며, 기후변화에 대한 위기감은 탄소중립이라는 목표를 향해 자동차 산업과 전후방 산업이 지속 가능한 형태로 변화하도록 추동하고 있다.

과거에는 자동차 환경규제의 중심이 연료의 연소에서 발생하는 배기가스를 줄이는 것에 집중되어 있었으나, 최근에는 원자재의 채굴부터 소재, 부품, 완제품의 제조 및 에너지의 친환경성까지 고려하는 방향으로 진화하고 있다. 이러한 방향성은 EU의 탄소국경조정제도(Carbon Border Adjustment Mechanism; CBAM)에서 명확하게 확인할 수 있다. CBAM은 EU 역외에서 수입되는 제품의 전주기적인 탄소 배출량을 기준으로 관세를 부과하는 제도로, 6개 산업에 대해 우선 적용하고 향후 전 산업으로 확대될 계획이다. EU뿐만 아니라 미국에서도 2025년부터 미국판 CBAM라고 불리는 청정경쟁법(Clean Competition Act; CCA)을 시행할 계획이기도 하다.

이러한 배경에서 전과정평가(Life-Cycle Assessment; LCA)를 통해 자동차뿐만 아니라 원자재, 소재 등의 친환경성을 정확하게 파악하고 개선할 필요성이 제기되고 있다. LCA는 원자재 단위부터 에너지 투입, 소재-부품-장비化 및 운용 등의 과정에서 발생하는 환경영향을 정량화하는 수단이다. LCA는 다양한 환경영향범주(Impact category)에 대한 평가가 가능한데, 우리나라는 탄소발자국(Carbon Footprint), 물발자국(Water Footprint), 자원발자국(Resource Footprint), 산성비(Acidification), 부영양화(Eutrophication), 오존층영향(Ozone Depletion), 광화학 스모그(Photochemical Smog) 등 7대 영향범주를 평가하고 인증하는 환경성적표지 인증제도를 운영하고 있기도 하다.

기후위기 관점에서는 대기로 배출된 이산화탄소 등이 기후변화에 미치는 영향을 살피는 탄소발자국이라는 개념이 중요하다. 이에 따라 자동차 산업에서는 이미 탄소발자국 영향범주에 대한 LCA가 매우 중요한 도구로 활용되기 시작하였다. 이미 글로벌 주요 완성차사들은 기존의 사업장 단위의 온실가스 배출량 관리를 원자재·소재에서부터 추적하고 있고 이에 대한 대응책도 준비하고 있다. 한편, 완성차사들의 이러한 움직임으로 인해 후방산업의 탄소 저감 활동도 활발하다. 특히, 차체를 구성하는 철강, 알루미늄 제조에서의 탄소 저감 요구가 크다. 우리나라의 경우 철강 분야 탄소 저감은 대기업인 포스코, 현대제철을 중심으로 다양한 대응책들이 마련되고 있다. 반면, 알루미늄 분야의 경우 중소기업이 주를 이루고 있어 철강 분야와 같은 대응이 어려운 실정이다.

변화하는 자동차 산업의 흐름을 고려하면 다이캐스팅 기술이 자동차 산업에서 가지는 역할이 더욱 확대될 것으로 예상되므로 다이캐스팅 기술에서의 탄소 저감은 포기할 수 없는 과제이다. 본 고에서는 차량용 다이캐스팅 분야의 탄소 저감을 위한 친환경 기술 동향을 소개하고, 나아가 자동차 산업의 탄소 저감을 달성할 수 있는 방향을 제시하고자 한다.

친환경 다이캐스팅 공정 기술

다이캐스팅 공정은 소성가공 공정에 비해 재활용률이 비교적 높은 공정이다. 앞서 언급한 바와 같이 다이캐스팅 공정의 주요 원자재인 알루미늄 원소재는 높은 해외 수입 의존도를 가진다. 이를 해소하고 탄소 규제에 대응하기 위한 전략으로는 재활용 원료(스크랩) 비중의 확대, 재생에너지를 활용하는 친환경 공정 기술개발 등을 고려할 수 있다.

먼저 재활용 원료 비중 확대 전략을 살펴보자. 이 전략은 에너지 절약 및 탄소배출 저감 효과는 있지만, 재활용 원료 사용에 따른 일정 수준의 품질 저하를 수반할 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 고품질 소재 활용에 용이한 폐쇄적 재활용 시스템(Closed-loop Recycling System) 구축이 필요하다. 최근 미국, 독일, 일본 등 선도국들은 자국 발생 스크랩의 해외 유출 방지를 위해 폐쇄적 밸류체인 체계(Closed-loop value chain system)를 구축하고, 스크랩 혼용 방지 및 합금 분별 강화를 위한 체계화된 스크랩 분류 시스템 개발·도입에 노력을 기울이고 있다. 한편, 스크랩에 포함된 불순물을 저감할 수 있는 정련 기술의 고도화를 통한 재활용률 제고도 중요한데, 국내외 알루미늄 다이캐스팅 업체에서도 관련 기술의 개발을 위하여 노력 중이다.

재생에너지의 활용을 확대하는 것도 중요한 전략이 될 수 있다. 알루미늄 다이캐스팅 공정은 고온의 에너지를 요구하는데, 태양열, 바이오매스와 같은 재생에너지원을 통합하면 전력 소비를 줄이고 지속 가능한 생산 방식으로의 전환이 가능하다. 친환경 에너지원을 공정에 활용하는 기술을 개발·도입하면 화석 연료 사용 및 탄소 배출을 현저히 줄일 수 있는 것이다. 이를 통해 다이캐스팅 산업의 친환경적 이미지를 강화하고 장기적으로는 운영 비용을 절감하는 효과도 기대할 수 있다.