재료·신소재/화학/환경·에너지

Nikkei Monozukuri_2021.5 (p43~71)

탄소중립은 커다란 비즈니스 기회
도시바, 히타치, 미쓰비시중공업의 전략

2020년 10월의 스가(菅) 수상의 선언으로 갑자기 관심이 높아지고 있는 ‘탄소중립(Cabon Neutral)’. 일찍이 환경 대책이라고 하면 비용이 드는 것에 비해 메리트가 적다는 인상이었다. 그러나 어디까지나 과거의 이야기이다. 이제는 탄소중립에 적합하지 않은 기업은 시장이나 투자가로부터 외면당할 수도 있는 상황이다. 반면, 기술을 가진 제조사에게는 커다란 비즈니스 찬스라고 할 수 있다. 성(省)에너지·재생 가능 에너지나 수소 활용, 탄소 이용, 송배전 관련 기술은 다방면에 걸쳐져 있다. 일본의 탄소중립 기술을 견인하는 도시바(東芝), 히타치(日立)제작소, 미쓰비시(三菱)중공업의 3대 중전·중공 제조사의 기술과 전략을 취재했다. (탄소중립 특별 취재반)

● 중전 3사가 주력하는 탈(脫) 탄소 사업

구부러지는 경량의 태양전지나 수소를 연료로 하는 화력 발전소, 재생 에너지로 발전한 전력을 안정적으로 장거리 송전하는 고압 송배전망(Power-Grid)---. 이것은 도시바와 미쓰비시중공업, 히타치제작소와 같은 대기업 중전 제조사가 시행하고 있는 ‘탄소중립 사업’이다. 스가 정권의 ‘탄소중립, 탈 탄소 사회의 실현’의 선언은 유럽의 활발한 탈 탄소의 움직임에 부응하여 다양한 환경 대책을 실행하고 있던 기업들의 참여를 촉구했다. 특히 에너지 산업이나 도시 기반의 구축에 관련된 중전 제조사는 탄소중립의 움직임을 커다란 비즈니스 찬스로 보고 있다.

■ 도시바: 자체 개발한 태양전지 및 CO₂ 자원화 추진
도시바는 석탄 화력 사업을 축소하는 한편, 재생 가능 에너지 관련 사업 및 전력 공급 사업을 추진한다. 그 중에서도 도시바가 독자적으로 개발한 경량의 구부러지는 필름형 페로브스카이트 태양전지와 고효율에 수소를 생성하는 고체 산화물형 수전해(SOEC) 기술 등이 있으며, 2025년까지 시장에 투입할 예정이다. 이산화탄소(CO₂)를 분리 회수해 연료와 화학품 등 저탄소 화학 원료로 변환하는 CO₂ 자원화 기술 'Power to Chemicals' 개발에도 힘을 쏟는다.

■ 미쓰비시중공업: 수소 가스터빈과 CO₂ 회수 플랜트에 주력
미쓰비시중공 그룹은 화력 발전소의 탈 탄소화나 탄소 재활용 등에 힘을 쏟는다. 수소가스로 고효율의 화력발전을 실현하기 위한 ‘수소 가스터빈’과 공장이나 상업 시설 등에서 발생하는 배기가스로부터 이산화탄소(CO₂)를 회수해 재이용하는 ‘CO₂ 회수 플랜트’는 모두 이미 거래가 있다고 한다.

■ 히타치제작소: 재생 에너지 전력의 고압 직류 배전망 추진
히타치제작소는 파워 그리드(송배전망)를 그룹의 핵심 사업의 하나로 자리매김해 강화하고 있다. HVDC(High Voltage Direct Current, 고압직류송전)는 태양광과 풍력, 지열 등 재생에너지로 발전한 100만kW 이상 전기의 안정적인 장거리 직류송전을 실현하는 수단이다. 지하에 부설한 케이블로 송전. 파워 반도체를 이용한 ‘자려식(自勵式)’으로 대규모 및 저(低)손실을 실현해 수백 km를 송전할 수 있다.

Part 1. 총론
탈 탄소로 게임 룰이 바뀐다, 공격적인 개발에 자금이 모인다

탈 탄소가 아니면 퇴장---. 세계의 비즈니스 룰이 바뀌었다. 온실가스 가운데 지구 온난화에 미치는 영향이 가장 크다는 이산화탄소(CO₂) 배출을 억제하지 않고 사업을 벌이는 기업은 가차 없이 레드카드를 받게 된다.

그 벌칙으로 세계의 시장으로부터 퇴출당해 제대로 경영을 할 수 없게 된다. 전세계 기업에게 있어서 CO₂ 배출을 실질적인 제로(배출과 흡수로 차감 제로)로 하는 ‘탄소중립’이 필수인 시대에 돌입했다. 2021년은 탄소중립의 원년이라고 할 수 있다.

-- 기술자의 업무도 탈 탄소를 전제로 --
냉엄한 이 현실에 기술자도 관계가 없지 않다. 2021년도부터는 본격적으로 자신들의 사업부나 부서, 그리고 개개인의 업무에 탈 탄소의 요소가 포함될 것이다. 조만간, 탄소중립에 기여하는 연구나 기술, 제품 개발이 아니면, 기획이나 품의를 통과하지 못하는 시대가 올 전망이다.

경제 산업성에 따르면, 2050년까지 탄소중립을 목표로 하는 국가·지역은 이미 120개를 넘어서고 있다. 앞선 것은 유럽 각국이지만, 세계의 조류를 크게 바꾼 것은 세계의 2대국인 미국과 중국이다. 일찍이 양국은 경제성장의 방해가 된다고 하여 CO₂ 배출의 억제에 등을 돌리고 있었다. 그러나 2020년 9월, 중국은 타국에 비해 10년이 늦었지만, 2060년까지 탄소중립을 목표로 한다고 표명. 갑작스런 방침 전환으로 세계를 놀라게 했다.

미국은 조 바이든 씨가 새 대통령에 취임하자, 전 대통령(트럼프)의 방침을 180도 전환. 2021년 2월에 지구 온난화 대책의 국제적인 틀인 파리협정(유엔 기후변동 골조 조약 제 21회 체결국 회의; COP 21)에 복귀했다. 바이든 씨는 대통령 후보 시의 공약으로, 2050년의 탄소중립을 목표로 한다는 장기 목표를 내걸고 있었기 때문에 머지 않아 정식으로 선언할 전망이다.

이런 가운데 일본은 2020년 10월에 ‘2050년 탄소중립을 선언했다. 세계 제3위의 경제대국으로서는 늦은 감이 없지 않으나, 세계 주요국으로부터의 비판을 받기 전에 아슬아슬하게 합류했다고 볼 수 있다.

-- 배경에 3,000조엔이 넘는 투자 자금 --
세계 각국이 최근에 와서 갑자기 탈 탄소로 전환한 것은 비단 지구환경 때문만은 아니다. 그 배경에는 빅머니(거액 자금)의 움직임이 있다.

우선, 코로나19의 감염 확대로 침체된 경제를 살리기 위해, 각국이 탈 탄소를 중시하는 투자로 경기회복을 도모하는 ‘그린 리커버리(녹색 부흥)’를 내걸었다. 유럽연합(EU)은 100조엔이 넘는 자금을 투자한다. 약 71.5조엔(약 5,500억유로, 1유로=130엔 환산. 7년간)을 그린 리커버리에 충당하는 것 외에, 부흥 기금 중 약 36조엔(2,775억유로, 거의 3년간의 전망)을 그린(탈 탄소) 분야에 투입한다. 미국의 규모는 EU를 상회한다. 실제로 약 218조엔(2조 달러, 1달러=109엔 환산, 4년간)의 자금을 탈 탄소 분야에 쏟아 부을 계획이다.

세계 민간투자도 탈 탄소에 집중 투하되고 있다. 예를 들면, 세계의 ESG(환경·사회·기업 통치) 투자액은 3,000조엔을 상회하고 있어 최근 몇 년 사이에 급증하고 있다. 이러한 탈 탄소 관련의 거액 자금을 받을 수 없는 국가나 기업은 향후 큰 성장을 전망하기 어렵다. 탈 탄소에 등을 돌린 국가나 기업은 가차없이 세계의 투자 대상에서 제외되어 자금 조달에 어려움을 겪을 수 있는 것이다.

-- 소극적인 공급업체는 수주에 실패할 수도 --
세계의 투자 자금을 손에 넣기는커녕, 탈 탄소에 등을 돌리는 기업은 반대로 ‘벌금’이 부과될 가능성이 있다. 대표적인 것이 카본 프라이싱(Carbon Pricing)이다. 카본 프라이싱은 ‘탄소 가격화’라고도 불리며, CO₂의 배출량에 따라 비용부담을 추가하는 제도의 총칭이다.

대표적인 것으로 탄소세와 탄소국경조정 조치 등이 있다. 탄소세는 온실가스 배출량에 따른 세율을 설정해 과세하는 제도이다. 배출량 거래는 온실가스 배출량(캡)을 설정하는 제도로 배출량 상한을 넘긴 기업이 그만큼 보충하기 위해 그 범위만큼 따로 구입 비용을 부담한다. 어쨌든, CO₂의 배출량이 많은 제품을 만드는 제조사일수록 제조 비용이 올라가 그 만큼 이익이 감소한다.

이미 탄소중립에 대한 대책이 미흡한 회사는 제품 구매 대상에서 제외되거나 임원 보수를 줄이는 움직임이 나오고 있다. 실제, 세계적인 기업은 부품·재료 제조사(서플라이어)에 탈 탄소 대처를 요청하기 시작했다. 예를 들면, 마이크로소프트는 2020년 7월부터 써플라이어에 온난화 가스 배출량의 보고와 배출 삭감을 위한 계획 제출을 요구하고 있다. 같은 시기에 애플은 2030년까지 서플라이 체인(Supply-chain)을 탄소중립으로 한다고 커밋(약속)했다. 이런 움직임을 일본 대기업도 무시할 수는 없을 것이다.

-- 새로운 기회도 생긴다 --
과거의 연장선에서 물건 제조를 생각하는 일본 기업의 상당수에게는 탄소중립에 대한 대처가 비용 발생과 제약으로 보일 것이다. 예를 들어 CO₂를 배출하지 않는 연료로 기대되는 수소의 가격은 현재 표준 상태(0℃, 1기압)로 환산한 가스량인 노멀입방미터(Nm³) 당 100엔이 넘는다. 이는 20엔인 천연가스의 5배가 넘는 가격이다.

일본 정부는 재생 가능 에너지의 비율을 끌어올릴 수 있도록 2050년에 발전량의 약 50~60%를 재생 가능 에너지로 조달하는 논의를 추진하려 하고 있다. 하지만 국토가 좁고 삼림 비율이 높은 일본은 태양광 발전과 육상 풍력 발전을 큰 폭으로 늘리는 것은 어렵다. 이러한 지리적 조건 때문에 재생 가능 에너지의 가격은 구미(歐美)보다 비싸진다고 하는 견해가 대세를 차지한다. 비용 경쟁력 면에서 명백히 불리해진다고 말할 수 있을 것이다.

경제산업성도 지구온난화에 대한 대응을 성장의 기회로 삼아 경제와 환경의 선순환을 만들어 가는 ‘녹색성장 전략’의 깃발을 내거는 한편, "실행하는 것은 보통의 노력으로는 불가능하다"고 지적하고 있다.

그러나 변화에 유연하게 대응하고 발상을 과감하게 바꾸는 기업에게는 커다란 비즈니스 찬스이다. 기존의 연장선이 아닌, 혁신적인 기술 및 아이디어, 즉 이노베이션에 의해 CO₂ 배출을 억제하고 경쟁력이 높은 제품이나 서비스, 즉 발전 시스템과 수송 시스템, 정보통신 시스템, 토목·건축 인프라, 제품·부품, 생산 시스템, 서비스, 비즈니스 모델 등을 창출하는 기업에게는 세계로부터 투자를 끌어 모으는 것도, 고객을 끌어 모으는 것도 우위를 차지하게 된다. 탈 탄소 시대에서도 충분히 성장할 수 있다.

경제산업성이 산출한 경제 효과는 일본에서만 2050년에 연간 190조엔에 달한다. 경제산업성은 ‘민간기업의 적극적인 도전을 전력으로 응원한다’라고도 표명해, 성장이 기대되는 14개의 산업분야를 들어, 대략적인 공정표까지 제시해 보이고 있다. 향후의 일본 기업에는 국가나 정부로부터 지원이나 협력을 잘 이끌어내면서, 탈 탄소의 실현과 실적 향상의 양립을 노리는 ‘녹색 주판’을 튕기는 고단수의 전략이 요구된다.

-- 도시바 6,500억엔, 미쓰비시중공업 3,000억엔 --
이미 탄소중립을 비즈니스 찬스로 파악해 공격적인 자세를 보이고 있는 일본 기업도 있다. 일본 최대의 중공업·중전 제조사인 도시바와 히타치제작소, 미쓰비시중공업이 그 주인공이다. 재생 가능 에너지를 비롯해 탈 탄소 에너지를 공급하는 3사에게는 탄소중립을 향한 세계의 조류는 순풍으로 비춰지고 있다.

가장 적극적인 곳은 도시바다. 탈 탄소화의 움직임을 큰 비즈니스 찬스로 인식해 2022년도까지 재생에너지 관련으로 약 1,600억엔을 투자한다. 2019년도에는 1,900억엔 정도의 재생에너지 사업의 매출이 2018년도에는 6,500억엔까지 성장한다고 예상. IoT(Internet of Things) 등 디지털 기술을 활용해 공장이나 가정 등에 분산돼 있는 전원을 원격 통합 제어해 전력 수급의 균형을 조절하는 VPP(가상발전소)와 해상 풍력발전 사업 등에도 참여할 계획이다.

요소 기술 제품으로서는 독자적으로 개발한 가볍고 구부릴 수 있는 필름형 페로브스카이트 태양전지와 저렴하며 고효율의 탠덤형 태양전지를 2025년까지 출시할 계획이다. 도시지역에서 메가 솔라 구축 및 전기 자동차(EV)에 사용한다면 커다란 시장을 노릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.

미쓰비시중공업은 2050년의 탄소중립을 실현하는 에너지 전환 사업 ‘에너지 트랜지션’을 성장 영역으로 설정. 이 영역에 2021~2023년도에 900억엔을 투자해 기술개발을 가속화한다. 에너지 트랜지션 사업의 매출을 2023년도에 500억엔으로, 2030년에는 3,000억엔까지 끌어올릴 계획이다.

미쓰비시중공업은 현실적인 노선을 노린다. 갑자기 탈 탄소에서 이상적인 에너지원이라고 불리는 수소의 밸류체인을 목표로 하는 것이 아니라, 시간의 추이와 세간의 수요, 기술 레벨 등을 근거로 하여 주력 분야를 바꿔나간다. 구체적으로는 [1] 화력발전의 탈 탄소화(원자력에 의한 삭감), [2] 산업용 에너지의 효율적인 활용, [3] 카본 리사이클의 추진. [4] 수소 밸류체인의 구축이라는 4단계를 거쳐 에너지 트랜지션 사업을 추진해 나갈 방침이다.

히타치제작소는 '2021 중기경영계획'에서 '모빌리티', '라이프', '인더스트리', '에너지', 'IT' 등 5개 사업영역을 성장 분야로 정했다. 이 영역에서 탈 탄소 비즈니스를 확대하겠다는 방침인 것이다. 또한, 향후 10년간에 탄소중립 대책에 840억엔을 투자. 환경부하를 경감하는 솔루션 제공을 강화한다.

그 중에서도 주력 하는 것이 파워 그리드 관련 사업의 강화이다. HVDC(고압직류송전)를 이용한 재생에너지 송배전망을 구축하여 재생에너지 사무실 및 공장 등에 도입을 지원한다.

-- 위기를 기회로 바꾼다 --
주목해야 할 점은 이들 3사를 비롯한 에너지 공급 측 업계에는 국가 지원과 민간 투자 등 큰 자금이 몰린다는 점이다. 경영 자원을 지금까지 이상으로 기술 개발에 쏟는 것 외에, 실용화를 서두르기 위해서 연구 개발비나 설비 투자를 앞당겨 투자하는 기업도 증가하고 있다. 따라서 이 분야와 관련된 기술이나 제품, 서비스를 다루는 기업에게도 비즈니스 찬스가 될 수 있다.

그렇지만 에너지 수요 측, 즉 에너지를 사용해 제품을 만드는 많은 제조업에 있어서는 아무래도 탄소 삭감을 위한 대처가 비용 발생의 요인이 될 수 있다. 탈 탄소를 감안한 연료비나 재료비는 현행보다 비싸지기 때문이다.

하지만, 세계의 주요국가가 탄소중립으로 향하는 가운데, 사람들의 비용에 관한 의식이 바뀔 가능성이 있다는 견해가 있다. “탈 탄소를 실현하기 위한 필요 경비라고 생각해 제품 가격이 다소 비싸지더라도 받아들이는 고객이 늘어난다”(도요타자동차 출신 기술자인 HY인재육성연구소 소장 하다쓰키(肌附) 씨)는 것이다.

하다쓰키 씨의 이와 같은 의견은 과거의 경험에 근거하고 있다. 그는 현재의 탄소중립 상황은 과거 '머스키법(Muskie Act)'과 비슷하다고 지적한다. 머스키법은 1970년 미국에서 제정된 배출가스 규제법. 자동차 배출가스 중 일산화탄소와 탄화수소, 질소산화물 배출량을 7071년형 차종에 대해 1/10 이하로 줄여야지만 1970년대 중반 이후에 생산할 수 있다는 자동차 판매를 허용한 법이었다. 배출가스에 의한 건강 피해가 나오고 있었던 것이 그 이유다.

그러나 워낙 엄격한 규제 때문에 당시 미국 '빅3'를 비롯한 자동차 회사들은 ‘불가능’이라고 반발했다.

이런 가운데 머스키법에 대한 대응을 긍정적으로 받아들여 가장 먼저 극복한 곳이 혼다였다. 혼다는 신기술인 복합와류 조정 연소(CVCC) 방식의 엔진(이하, CVCC 엔진)을 개발·실용화하고, 세계에서 가장 먼저 머스키법을 클리어 했다. 이후 도요타자동차 등도 촉매 방식으로 극복할 수 있었다.

배출가스 정화를 위한 부품의 비용이나 개발비가 추가되어 자동차의 가격은 올랐다고 한다. 하지만 그런데도 “혼다와 도요타 자동차는 배출 가스의 높은 정화 기능이 평가되어 이전보다 더 잘 팔렸다”(하다쓰키 씨). 그 중에서도 혼다는 CVC 엔진의 개발을 계기로 세계적인 자동차 제조사의 반열에 오를 정도의 성공을 거두고 있다.

일본 기업은 비용 및 가격 상승을 필요 이상으로 두려워하기 보다는 혁신적인 환경의 기술 개발에 주력해야 한다. 혼다의 CVCC 엔진과 같은 혁신적인 기술 개발에 도전한다면 큰 성과를 얻게 될 것이다. 일본이 탄소중립 시대에서 세계의 선두를 달려 경제적 성장으로 연결시키려면, 혁신적인 환경 기술에 대한 도전 없이는 불가능할 것이다.

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