경제성장과 철강산업 이산화탄소 배출의 정비례 관계 해소방안 연구 = A Comparative Study on Decoupling of Economic Growth and Carbon Dioxide Emissions in the Steel Industry

국문 초록 (Abstract)

철강산업은 전 세계 온실가스 배출량의 약 7%를 차지하는 대표적인 탄소다배출 산업으로, 기후 변화 대응을 위한 저탄소 전환의 핵심 분야로 인식되고 있다. 우리나라는 제조업 중심의 산업 구조를 기반으로 경제성장을 이루어 왔으며, 철강산업은 자동차, 조선, 기계, 전자 등 주요 제조 업의 경쟁력을 유지하는 데 중추적인 역할을 담당해 왔다. 그러나 전 세계적인 탄소중립 요구와 국가 산업경쟁력 유지를 동시에 달성하기 위해서는 철강산업 부문의 탄소배출 감축이 필수적인 과제로 부각되고 있다. 본 연구는 우리나라 철강산업의 탄소배출 감축을 위한 정책적 시사점을 도출하기 위해 세 가지 분석을 수행하였다. 첫째, 환경쿠즈네츠곡선(EKC) 가설 분석을 통해 국가 전체 차원에서 경제성 장과 이산화탄소 배출 간의 정비례 관계 해소 여부를 평가하였다. 분석 결과, 우리나라는 2018년 을 기점으로 탄소배출의 변곡점을 지나 탈동조화 국면에 진입한 것으로 해석되며, 이는 일정 수 준의 경제성장 이후 탄소배출이 감소세로 전환되었음을 의미한다. 반면, 중국의 경우 경제성장 과 탄소배출이 여전히 정비례 관계를 보이고 있어, 전 세계적인 탄소중립 목표 달성에 제약 요인 으로 작용하고 있음을 확인하였다. 둘째, 철강산업 부문에서 경제성장과 탄소배출 간의 탈동조화 추이를 분석하였다. 1990년부터 2021년까지 한국, 일본, 독일, 미국 등 주요 제조업 국가들을 대상으로 국제비교를 실시하였다. 특히, 고로 비중이 높은 한국, 일본, 독일과 전기로 비중이 상대적으로 높은 미국을 함께 분석함 으로써, 공정 구조에 따른 탈동조화 경향의 차이를 규명하였다. 그 결과, 한국은 ‘확장적 동조 화’ 경향을 보이는 반면, 일본과 미국은 각각 ‘절대적 탈동조화’로 분류되었으며, 독일은 명 확한 경향을 확인하기 어려웠다. 이에 따라 한국 철강산업의 탈동조화를 촉진하기 위해서는 일 본과 미국의 사례를 참고할 필요가 있으며, 특히 고부가가치 철강재의 생산 비중 확대와 전기로 공정 전환이 효과적인 방안으로 제시된다. 다만, 국내 철스크랩의 공급 한계를 고려할 때, 수소 환원제철(Hydrogen-based Direct Reduction) 등 고로 기반의 탄소감축 기술 개발에 대한 적극적 인 투자도 병행되어야 한다. 마지막으로, Kaya 항등식을 활용하여 철강산업의 탄소배출에 영향을 미치는 요인을 정량적으 로 분석하였다. 분석은 두 기간(1990–2000년, 2001–2021년)으로 구분하여 시계열 비교를 통해 변 화 양상을 파악하였다. Kaya 항등식은 다음과 같은 네 가지 요인으로 구성하였다: (1) 경제 규모 (GDP), (2) 철강 생산 강도(조강량/GDP), (3) 기술적 변화(전기로 비중/조강량), (4) 공정 효율성(탄 소배출량/전기로 비중). 분석 결과는 다음과 같은 정책적 시사점을 제공한다. 첫째, 단위 GDP당 철강 소비 의존도를 낮추는 방향으로 산업 구조를 전환할 필요가 있다. 이를 위해서는 저부가가 치 철강재의 생산 비중을 축소하고, 고부가가치 제품의 생산을 확대하는 전략이 요구된다. 둘째, 전기로 비중 확대를 통해 친환경 기술 전환을 가속화해야 하며, 이를 위해 고품위 철스크랩의 안정적 공급을 위한 유통 인프라 개선이 선행되어야 한다. 셋째, 철강산업의 탄소배출 강도를 근본적으로 낮출 수 있는 혁신 기술의 개발과 보급이 필수적이다. 특히 수소환원제철과 같은 탄 소저감 기술에 대한 대규모 공공 투자와 연구개발 지원이 강조된다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 ⅰ
• 표 목차 ⅳ
• 그림 목차 ⅴ
• 국문요약 ⅶ
• Ⅰ. 서론 1
• 제1절 연구의 목적 및 필요성 1
• 제2절 연구의 대상과 범위 5
• 1. EKC 가설 성립 여부 5
• 2. 경제성장과 철강산업 이산화탄소 배출의 탈동조화 여부 분석 6
• 3. 카야(Kaya identity) 분석을 활용한 철강부문 탄소배출 요인 분석 7
• 제3절 연구의 구성 8
• Ⅱ. 세계경제의 성장과 온실가스 배출 10
• 제1절 세계경제의 성장경로 10
• 제2절 온실가스(CO2) 배출량 추이 12
• 제3절 국제에너지기구의 탄소중립 로드맵 14
• 제4절 한국의 2050 탄소중립 전략 16
• 제5절 기후변화 협상과 IPCC 논의 동향 18
• 1. COP 26의 주요 결과 18
• 2. 글래스고우 협의의 의의와 우리에게 주는 시사점 18
• 3. 2023년 IPCC 6차 종합 보고서의 주요 내용 20
• Ⅲ. 경제개발과 환경 간 관계 분석 22
• 제1절 경제이론에서 경제성장과 환경과의 관계 22
• 제2절 EKC의 의의 및 이론적 배경 23
• 제3절 기존의 EKC 실증분석 결과 26
• 1. 국외 연구 사례 26
• 2. 국내 연구 사례 27
• 제4절 EKC 분석방법론 31
• 제5절 주요국 국가별 EKC 분석결과 33
• 1. 한국의 EKC 분석결과 33
• 2. 일본의 EKC 분석결과 34
• 3. 독일의 EKC 분석결과 35
• 4. 미국의 EKC 분석결과 36
• 5. 스웨덴의 EKC 분석결과 37
• 6. 중국의 EKC 분석결과 38
• 제6절 분석결과 종합비교 및 EKC 분석의 한계점 40
• Ⅳ. 철강산업과 온실가스 배출 42
• 제1절 우리나라 탄소배출 구조와 철강산업 온실가스 감축 필요성 42
• 1. 우리나라 온실가스 배출 구조 42
• 2. 철강산업 탄소배출 감축의 중요성 43
• 제2절 철강산업 현황 44
• 제3절 철강의 제조공정 47
• 1. 원료 준비 단계 47
• 2. 제선․제강 공정 48
• 3. 하공정 50
• 제4절 철강산업의 온실가스 배출구조 51
• 1. 철강산업의 에너지 소비구조 51
• 2. 철강산업의 온실가스 배출구조 52
• 제5절 철강산업의 온실가스 감축수단 53
• 1. 현존하는 기술의 확대 적용 53
• 2. 혁신기술의 개발 및 적용 55
• Ⅴ. 철강산업 온실가스 배출량과 경제성장의 탈동조화 분석 57
• 제1절 탈동조화 분석연구의 대두 57
• 제2절 온실가스 배출 탈동조화 관련 선행연구 58
• 제3절 탈동조화 분석방법론 및 이용자료 60
• 1. 분석방법론 60
• 2. 이용자료 61
• 제4절 주요국 철강산업 탈동조화 분석결과 (부가가치 기준) 63
• 1. 한국 철강산업의 탈동조화 분석결과 63
• 2. 일본 철강산업의 탈동조화 분석결과 66
• 3. 독일 철강산업의 탈동조화 분석결과 69
• 4. 미국 철강산업의 탈동조화 분석결과 72
• 제5절 주요국 철강산업 탈동조화 분석결과 (철강생산량 기준) 75
• 1. 분석방법론 75
• 2. 이용자료 76
• 3. 한국 철강산업의 탈동조화 분석결과 77
• 4. 일본 철강산업의 탈동조화 분석결과 80
• 5. 독일 철강산업의 탈동조화 분석결과 83
• 6. 미국 철강산업의 탈동조화 분석결과 86
• 제6절 탈동조화 분석결과 종합비교 및 별도 요인분석 필요성 91
• Ⅵ. 카야 항등식을 활용한 주요국 철강산업 탄소배출의 탈동조화 요인 분석 93
• 제1절 분석방법론 및 이용자료 93
• 1. 분석방법론 93
• 2. 분석기간 설정 및 이용자료 96
• 제2절 주요국 카야 분석 결과 97
• 1. 한국 97
• 2. 일본 102
• 3. 독일 106
• 4. 미국 110
• 5. 분석의 한계점 113
• 제3절 분석 결과의 정책적 시사점 115
• Ⅶ. 주요국 철강산업 탈동조화 요인 및 시사점 116
• 제1절 철강산업 탄소배출 탈동조화의 난점 116
• 제2절 일본의 탈동조화 사례 및 시사점 117
• 제3절 독일의 탈동조화 사례 및 시사점 118
• 제4절 미국의 탈동조화 사례 및 시사점 119
• Ⅷ. 결론 120
• 제1절 연구결과의 요약 120
• 제2절 연구의 의의 및 시사점 122
• 제3절 연구의 한계와 향후 과제 124
• 참고문헌 125
• 부록 130
• <부록 1> 국가별 1인당 GDP 자료 130
• <부록 2> 국가별 1인당 CO2 배출량 자료 131
• <부록 3> 국가별 조강생산량 자료 132
• <부록 4> 국가별 전기로 비중 자료 133
• Abstract 134