“K-GX는 감축정책 아닌 산업성장 전략…철강이 첫 성공사례 돼야”

전력망·수소공급·시장창출·지역클러스터·AI까지…탄소중립의 산업·안보 전략화 제언

탄소중립은 더 이상 배출량 감축만의 문제가 아니다. 우리나라 탄소중립 논의를 감축 목표 설정이나 재생에너지 확대 중심에서 벗어나, 앞으로는 전력·수소·철강·인공지능·데이터·지역균형발전을 하나의 산업 생태계 전략으로 통합해 ‘국가 경쟁력 전략’으로 재설계 해야 한다는 제안이 나온다.

서울대 국가미래전략원이 5월초 내놓은 국가정책 제안 보고서인 ‘탄소중립의 산업·안보 전략화와 한국형 녹색전환(K-GX)’은 국가온실가스 감축 목표(NDC) 이행 전략을 목표 중심에서 실행 중심의 산업전환으로 바꿔야 한다고 주장한다. 탄소중립은 단순히 온실가스 감축 목표 중심의 탄소중립 ‘환경정책’을 넘어, 산업 경쟁력과 에너지 안보, 인공지능(AI)이 결합된 첨단 제조업 전환을 통합한 국가 경쟁력 전략으로 재설계돼야 한다는 제안이다.

서울대 국가미래전략원은 융복합적인 학문연구를 통하여 우리가 직면한 복합적인 도전에 대한 해결책을 제시하기 위해 지난 2022년에 만들어진 씽크탱크다. 현재 △민주주의 △과학과 기술의 미래 △경제안보 △인구 △글로벌 한국 △탄소중립 △지역균형성장 등 7개의 연구 클러스터로 구성되어 있다.

이 가운데 탄소중립 클러스터를 책임지며 탄소중립과 산업전환 이슈를 다뤄온 윤제용 서울대 화학생물공학부 교수는 최근 한국형 녹색전환(K-GX)을 두고 “탄소감축 정책이 아니라 산업전환과 산업성장 전략으로 봐야 한다”고 강조했다. 정부의 NDC 2035가 53~61% 감축이라는 ‘목표’라면, K-GX는 감축을 수단으로 산업구조를 고도화하고 새로운 성장동력을 만드는 전략이어야 한다는 것이다.

그의 문제의식은 비교적 선명하다. 탄소중립을 규제와 비용의 언어로만 밀어붙이면 산업은 방어적으로 움직일 수밖에 없고, 그 결과 감축도 산업경쟁력도 함께 놓칠 수 있다는 것이다. 반대로 산업 전환의 방향과 성장의 기회를 함께 설계하면, 탄소중립은 부담이 아니라 미래 시장 선점을 위한 투자로 바뀐다. 지난달 한경협 세미나에서도 “탄소중립은 비용이 아니라 성장전략”이며, K-GX는 단순 감축정책이 아니라 산업전환과 산업구조 고도화 전략이라고 강조했다.

이번 인터뷰에서 윤제용 교수는 K-GX의 성패를 가르는 핵심 조건으로 철강 중심의 산업전환, 현실적인 수소 공급, 시장 창출, 전력 시스템 재설계, 지역 기반 실행, 그리고 AI 기반 운영 혁신을 꼽았다. 특히 한국 탄소 배출의 절반 이상이 산업에서 나오는 만큼 산업의 녹색 전환을 정부 K-GX 전략의 주요 축으로 삼되, 산업 가운데선 철강에 자원을 집중시켜야 한다고 주장했다.

“탄소중립의 핵심은 감축 숫자가 아니라 실행 구조”

윤제용 교수는 기존 탄소중립 담론이 지나치게 감축 수치와 목표 중심으로 흘렀다고 본다. 그는 “그동안 탄소중립 논의는 대체로 ‘얼마를 줄일 것인가’에 초점이 맞춰져 있었다”면서 “물론 목표는 중요하지만 산업 현장에서는 감축 목표만으로는 움직이지 않는다. 기업 입장에서 전환이 비용과 부담으로만 읽히면 방어적으로 대응할 수밖에 없다”고 설명한다.

이어 “탄소중립을 논할 때 가장 중요한 것은 감축을 산업의 미래와 연결하는 일이다. 전환 과정에서 새로운 시장이 열리고 산업 경쟁력이 높아질 수 있어야 기업도 참여할 수 있게 된다. 그래서 K-GX는 단순히 탄소를 줄이는 정책이 아니라, 산업이 다음 단계로 도약하는 전략이 돼야 한다”고 강조했다.

조만간 정부가 발표할 K-GX 전략은 출발부터 달라야 한다는 게 그의 주장이다. 감축이 목적이라 해도 그 경로는 산업 전환과 산업 성장의 논리 위에서 설계돼야 한다는 것이다.

지난달 한국경제인연합회(한경협)과 공동으로 개최한 ‘신성장동력 K-GX 전략 세미나’에서 발제자로 나선 윤 교수는 K-GX 전략의 핵심을 “세 축의 동시 전환+상호 연계”로 설명하며, 정부 정책의 분절성을 극복하고 산업단지·에너지·디지털을 연결한 통합적 설계가 필요하다고 강조했다.

윤 교수는 “글로벌 경쟁의 중심이 탈탄소 기반 산업으로 빠르게 옮겨가고 있다”며 “K-GX 전략도 단순한 온실가스 감축 정책이 아니라 산업 전환을 위한 전략으로 설계돼야 한다”고 설명했다. 이를 위한 최우선 과제로 무탄소 전력을 안정적으로 공급할 ‘송·배전망 인프라 확충’과, 생산 비용이 높은 저탄소 철강 등이 적정 가격에 거래될 수 있는 ‘시장 환경 조성’을 지목했다.

왜 철강이 중요한가…“성공사례를 만들 수 있는 산업”

여러 배출 산업 가운데 왜 철강에 선택과 집중해야 하느냐는 질문에 대해 그는 “정책 자원을 모든 분야에 동일하게 투입하기는 어렵고, 성공 모델을 만들 수 있는 분야에 먼저 투입해야 한다. 지금 당장 실행 가능한 산업부터 집중해야 하기 때문에 현재의 탈탄소화 준비 정도를 보면 철강이 먼저 성공 모델을 만들 수 있을 것으로 판단한다”고 답했다. 모든 산업이 중요하다는 전제에는 동의하지만, 제한된 시간과 자원을 고려하면 첫 번째 성공사례를 만드는 것이 더 중요하고, 그 가능성이 가장 큰 분야가 철강이라는 것이다.

그 이유는 다음 세 가지로 정리할 수 있다. 첫째, 철강은 단일 산업 중 배출 규모가 크기 때문에 감축효과가 크다. 둘째, 수소환원제철(HyREX)이라는 비교적 명확한 기술 경로가 존재한다. 셋째, 기업과 기술, 로드맵이 이미 마련돼 있어 실행 가능 단계에 들어와 있다. 반면 석유화학과 시멘트는 정부 정책 방향이 아직 분명하지 않아 민간 단독 추진이 어렵다고 평가한다.

실제로 국내 철강산업의 온실가스 총배출이 약 1억tCO₂이며, 이 가운데 포스코가 약 7천만tCO₂를 차지한다. 또 주요 설비는 고로 11기와 파이넥스 2기이며, 전체 조강 생산의 약 70%가 고로-전로(BF-BOF) 공정 기반이다. 즉 한국 철강의 탈탄소는 곧 고로 중심의 생산 구조를 어떻게 전환하느냐의 문제이고, 그 핵심 해법으로 HyREX가 부상하고 있다는 얘기다.

HyREX의 성패는 첫 실증과 첫 상용 1호기에 달려 있다

윤 교수는 철강 탈탄소 전환을 이야기할 때 11개 고로 전체 전환보다 먼저 봐야 할 것은 첫 실증과 첫 상용 플랜트 성공이라고 거듭 강조했다. 첫 번째가 성공하지 못하면 두 번째, 세 번째 전환은 의미가 없고 전체 전환 일정도 뒤로 밀릴 수밖에 없다는 것이다.

포스코의 수소환원제철 로드맵은 30만 톤 규모 실증플랜트를 2026~2028년에 건설하고, 이후 운전 검증과 조업 최적화를 통해 상용화 설계 데이터를 확보한다는 계획이다. 그 이후 2031~2035년 스케일업 설계를 거쳐, 2035~2038년에 연산 250만 톤 규모의 상용 1호기를 건설하고 2038년 이후 가동하는 일정이 제시돼 있다. 윤 교수는 “1호기(첫 상용플랜트) 성공이 절대조건”이며 “1호기 실패 시 전체 전환 지연되기 때문에 이에 대한 철저한 준비와 지원이 필수적”이라고 강조했다.

현재 예타사업으로 진행 중인 실증플랜트의 의미도 단순하지 않다. 연산 30만 톤 규모 실증플랜트의 성공이 철강 탈탄소 전환의 출발점이며, 이를 통해 상용화 설계 데이터를 확보해야 한다.

이 지점에서 윤 교수은 실증이 단지 공정을 시험하는 단계가 아니라, 이후 반드시 대규모 상용화를 위한 설계·운전 데이터와 제품 검증의 기반이 된다고 강조했다. 즉 철강 탈탄소의 첫 관문은 기술의 존재 여부가 아니라 실증을 얼마나 빨리, 안정적으로 성공시키느냐에 있다는 것이다. 이는 글로벌 그린스틸 기술 경쟁을 선도할 수 있는 방안이기 때문이다.

“철강 탈탄소의 진짜 병목은 기술보다 수소”

그는 철강 탈탄소의 핵심 병목을 기술 자체보다 수소의 대량·경제적 공급에서 찾았다. 철강 탈탄소의 핵심 병목을 “수소공급”이라고 규정하면서, HyREX 상용 1호기 기준으로 연간 25만 톤 이상의 무탄소수소가 필요하기 때문에 이에 대한 준비가 국가 차원에서 조기에 이뤄져야 한고 설명했다.

그러면서 현재의 상황으로는 대규모 그린수소를 마련하거나 확보하기 어렵기 때문에 현실적 선택지로는 그린수소와 기타 무탄소수소를 병행하는 포트폴리오가 필요하다고 제안한다.

실증 단계 역시 예외가 아니다. 30만 톤 실증플랜트에 필요한 수소만 3만 톤에 이르는데, 그린수소 확보가 어려워 그레이수소 약 3만 톤 활용이 검토되고 있다.

이와 관련해 윤제용 교수는 이상적인 해법만 고집하면 오히려 시간표를 맞추기 어렵다고 본다. 먼저 공정을 성공시키고, 그 과정에서 향후 무탄소수소 공급체계로 넘어갈 디딤돌을 만들 필요가 있다는 것이다.

이 지점에서 가장 논쟁적인 메시지가 원전 에너지를 활용한 핑크수소다. 한경협 세미나 발표에서도 그린수소 가격이 약 1만~2만원/kg 수준으로 경제성이 부족하다고 보고, 현실적 해법으로 핑크수소 기반의 과도기 공급전략을 적극 고려할 필요가 있다고 적시했다.

또한 기존 원전 활용 가능, 비교적 안정적인 비용, 전력그리드 안정화 기여를 핑크수소의 장점으로 제시하고 있다. 다만 이를 위해서는 시민사회와의 정책 공감대 형성과 법·제도적 걸림돌 검토, 전용 송전망·배관망·저장 인프라가 반드시 필요하다고 부연했다.

“시장 없이는 저탄소 철강도 없다”

윤제용 교수와의 인터뷰 핵심을 압축하면 결국 이 문장에 닿는다. “기술이 있어도, 수소가 있어도, 시장이 없으면 저탄소 철강은 움직이지 않는다”는 것이다. 발표자료는 “저탄소철강, ‘시장’ 없이는 불가능”이라고 명시하며, 저탄소 철강의 생산비가 기존 철강보다 높고 수요·가격 기반이 부재해 민간투자가 어려운 상황이라고 진단한다. 그 결과 국내 투자가 위축되고, 생산기지 해외 이전 가능성까지 제기된다고 봤다.

이 가운데 윤제용 교수는 특히 초기 시장 창출의 중요성을 강조했다. 품질과 가격이 아직 완전히 검증되지 않은 초기 저탄소 철강을 민간이 먼저 대규모로 사주기는 어렵기 때문에, 정부가 공공조달과 제도를 통해 초기 수요를 받쳐줘야 기업도 투자에 나설 수 있다는 것이다. 정책 수단으로는 공공조달, 저탄소 인증제도, 장기구매계약(PPA 등), 가격차 보전(CfD 등) 등을 제시했다.

한경협 세미나 발표에서 GX 시장 형성을 위한 3대 메커니즘으로 ①초기시장 창출(공공조달, 인증제도, 장기구매계약), ②투자리스크 완화(정책금융, 보증, 가격차 보전), ③수익모델 설계(전력·수소·데이터 시장)를 제시한다. 결국 탄소중립은 기술 경쟁이기도 하지만, 동시에 시장 설계 경쟁이라는 것이 그의 인식이다.

재생에너지 100GW, 문제는 ‘설비’보다 ‘시스템’

그가 전력 부문에서 가장 먼저 짚은 병목은 재생에너지 설비 자체가 아니라 전력망과 운영 시스템이다. 발표자료에 따르면 K-GX는 2030년 재생에너지 100GW(+20GW 이상 상향)를 목표로 하고 있으며, 2025년 재생설비 37GW에서 단기간에 3배 가까운 확대가 필요하다. 그러나 동시에 이 규모를 기존 전력시스템과 인프라로는 감당하기 어렵는 문제가 남는다. 이에 따라 윤 교수는 핵심 과제를 “단순 설비 확대를 넘어선 시스템 전환”이라고 정리한다.

그는 재생에너지가 빠르게 늘어나더라도 송배전망 보강과 계통 연계가 따라오지 못하면 오히려 갈등이 커질 수 있다고 봤다. 실제 발표자료에서도 “전력망이 병목→ 재생에너지 확대의 최대 제약”이라며 송배전망 보강과 확충을 최우선 순위로 제시하고, 신속한 인허가, 수요 발생 이전의 선제 투자 허용, 배전망 ‘선접속 후 제어’, ESS·전기차·DR 등 유연성 자원 활용, HVDC 기반 대용량 송전 구축을 실행수단으로 제시하고 있다.

결국 전력 문제의 본질은 발전설비 증설에만 있지 않다는 것이다. 재생에너지의 변동성을 감당할 유연성 시스템이 있어야 한다는 얘기다.전력망 확충을 넘어 유연성 시스템 구축이 필요하며, ESS·양수·HVDC·수요관리·분산자원과 같은 유연성 자원 확보, 재생에너지와 원자력의 조합, 스마트그리드와 운영 지능화가 함께 가야 한다고 설명한다.

“무탄소 전력 포트폴리오는 현실적으로 설계해야 한다”

원자력의 역할 재정립에 대해서도 윤제용 교수는 이념보다 시스템 차원의 현실을 먼저 보자고 강조했다. 재생에너지 확대는 분명 가야 할 방향이지만, 전력 시스템 안정성과 공급 기반을 고려하면 원자력 역시 일정한 역할을 할 수밖에 없다는 것이다. 발표자료는 무탄소전력 포트폴리오 재설계 방안으로 재생에너지 확대와 함께 원자력의 역할 재정립, 안정적 기저전원 유지, 수명연장 등을 함께 제시하고 있다.

그가 말하는 현실적 포트폴리오는 단순히 “재생에너지냐 원자력이냐”의 선택지가 아니다. 재생에너지를 최대한 확대하되, 원자력과 유연성 자원을 결합해 계통 안정성과 탈탄소를 동시에 달성할 수 있는 조합이 필요하다는 것이다. 발표자료에서도 전원 믹스 최적화의 방향을 “재생에너지+원자력 조합”으로 제시하고 있다.

또한 윤 교수는 K-GX를 중앙정부의 선언만으로 달성할 수 없다고 봤다. 실제 실행은 결국 지역에서 이뤄져야 하기 때문이다. 한경협 세미나에서도 “지역 없으면 GX 불가능”이라고 짚으며, 재생에너지 자원이 지역에 집중돼 있고 신산업 입지 가능성도 지역에 있다는 점을 강조했다. 그러면서 GX 클러스터 구축, 전력·수소·물류·데이터 통합설계, 기업·대학·지자체 협력을 지역기반 실행의 핵심 구조로 제시하고 있다.

AI 역시 중요한 축이다. 윤 교수는 “AI 기반 GX”를 운영 패러다임 전환으로 설명하면서, 재생에너지 확대에 따라 급증하는 변동성과 복잡도를 감당하려면 AI를 활용한 실시간 수요·공급 최적화, 수소·에너지 수요예측, 산업 공정 최적화가 필요하다고 본다. 나아가 GX는 설비확충만의 문제가 아니라 운영 최적화의 문제이며, AI는 ‘GX의 운영 OS 확장’ 효과를 갖는다고 정리한다.

결국 필요한 건 ‘정책의 일관성’

윤제용 교수는 과거 환경연구원장을 역임하면서 탄소중립과 관련한 국내 산업의 현실을 간접적으로나마 체감할 수 있었다고 한다. 그중에서도 철강 산업이 매우 중요하지만 실제로 탄소중립을 실현하기가 쉽지 않고 이해당사자가 많아 업계 내부에서도 다루기가 어려운 주제라고 느꼈다고 소회했다.

이후 국가미래전략원 연구활동을 하면서 한국 철강산업이 탄소 문제 이전부터 성장 한계에 직면해왔고, 2050 탄소중립 목표와 EU CBAM(탄소국경조정제도) 등 국제사회의 탈탄소 압력이 더해지면서 철강산업 전반의 근본적인 생존 전략이 중요한 시점이라고 판단했다.

이번 인터뷰에서 윤 교수가 반복해서 강조한 또 하나의 조건은 정책의 일관성이었다. 산업 전환은 단기간에 끝나는 프로젝트가 아니고, 특히 철강 탈탄소처럼 수십 년을 보고 가야 하는 투자에서는 정책이 흔들릴수록 기업은 더 많은 불확실성 비용을 떠안게 된다. 그래서 정부가 방향을 제시하는 것 못지않게 중요한 것이 제도의 지속성과 신뢰라는 것이다.

결국 윤제용 교수가 던진 메시지는 분명하다. “탄소중립은 숫자만의 문제가 아니다. 시장 없이는 저탄소 철강도 없고, 실행 구조 없이는 K-GX도 없다”는 점이다. K-GX의 성패는 기술이 아니라 전력·수소·시장이라는 시스템 설계에 달려 있고, 이를 위한 3대 핵심 실행과제로 철강 중심 산업전환, 전력시스템 재설계, 수소공급체계 구축이 필요하다고 다시금 강조한다.

전력망을 보강하고, 유연성 자원을 확보하고, 철강처럼 실행 가능한 산업에서 첫 성공사례를 만들고, 현실적인 수소 공급 체계를 짜고, 초기 시장을 열어야 한다. 여기에 지역 기반 실행 구조와 AI 기반 운영 혁신까지 더해져야 비로소 K-GX는 선언이 아니라 산업 전략이 된다.

한편 서울대 국가미래전략원 탄소중립 클러스터는 지난해 첫 번째 이슈브리프로 ‘기로에 선 K-철강: 탄소중립 시대의 구조 개편과 글로벌 생존 전략’을 발표한 데 이어 올해 ‘탄소중립의 산업·안보 전략화와 한국형 녹색전환(K-GX)’을 발표했고, 조만간 글로벌 코리아 클러스터와 함께 탄소중립과 연결한 대한민국의 세계경영 전략에 관한 이슈브리프를 발표할 예정이다.

윤제용 교수는…

- University at New York at Buffalo 환경공학 박사(1993)

-서울대학교 화학생물공학부 교수(2000–현재)

-한국환경연구원 원장(2018–2021)

-환경한림원 학술위원회 위원장(2022–현재)

-서울대 국가미래전략원 탄소중립 클러스터 책임자(2022–현재)

-공학한림원 NAEK 포럼 위원장(2025–현재)

-서울대 교수사회공헌단 단장(2025–현재)