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표제지 2

목차 6

국문 요약 12

Ⅰ. 서론 14

제1절 연구의 목적 및 필요성 14

제2절 연구의 대상과 범위 18

1. EKC 가설 성립 여부 18

2. 경제성장과 철강산업 이산화탄소 배출의 탈동조화 여부 분석 19

3. 카야(Kaya identity) 분석을 활용한 철강부문 탄소배출 요인 분석 20

제3절 연구의 구성 21

Ⅱ. 세계경제의 성장과 온실가스 배출 23

제1절 세계경제의 성장경로 23

제2절 온실가스(CO₂) 배출량 추이 25

제3절 국제에너지기구의 탄소중립 로드맵 27

제4절 한국의 2050 탄소중립 전략 29

제5절 기후변화 협상과 IPCC 논의 동향 31

1. COP 26의 주요 결과 31

2. 글래스고우 협의의 의의와 우리에게 주는 시사점 31

3. 2023년 IPCC 6차 종합 보고서의 주요 내용 33

Ⅲ. 경제개발과 환경 간 관계 분석 35

제1절 경제이론에서 경제성장과 환경과의 관계 35

제2절 EKC의 의의 및 이론적 배경 36

제3절 기존의 EKC 실증분석 결과 39

1. 국외 연구 사례 39

2. 국내 연구 사례 40

제4절 EKC 분석방법론 44

제5절 주요국 국가별 EKC 분석 결과 46

1. 한국의 EKC 분석결과 46

2. 일본의 EKC 분석결과 47

3. 독일의 EKC 분석결과 48

4. 미국의 EKC 분석결과 49

5. 스웨덴의 EKC 분석결과 50

6. 중국의 EKC 분석결과 51

제6절 분석결과 종합비교 및 EKC 분석의 한계점 53

Ⅳ. 철강산업과 온실가스 배출 55

제1절 우리나라 온실가스 배출 구조와 철강산업 탄소배출 감축 필요성 55

1. 우리나라 온실가스 배출 구조 55

2. 철강산업 탄소배출 감축의 중요성 56

제2절 철강산업 현황 57

제3절 철강의 제조공정 60

1. 원료 준비 단계 60

2. 제선·제강 공정 61

3. 하공정 63

제4절 철강산업의 온실가스 배출구조 64

1. 철강산업의 에너지 소비구조 64

2. 철강산업의 온실가스 배출구조 65

제5절 철강산업의 온실가스 감축수단 66

1. 현존하는 기술의 확대 적용 66

2. 혁신기술의 개발 및 적용 68

Ⅴ. 철강산업 온실가스 배출량과 경제성장의 탈동조화 분석 70

제1절 탈동조화 분석연구의 대두 70

제2절 온실가스 배출 탈동조화 관련 선행연구 71

제3절 탈동조화 분석방법론 및 이용자료 73

1. 분석방법론 73

2. 이용자료 74

제4절 주요국 철강산업 탈동조화 분석결과 (부가가치 기준) 76

1. 한국 철강산업의 탈동조화 분석결과 76

2. 일본 철강산업의 탈동조화 분석결과 79

3. 독일 철강산업의 탈동조화 분석결과 82

4. 미국 철강산업의 탈동조화 분석결과 85

제5절 주요국 철강산업 탈동조화 분석결과 (철강생산량 기준) 88

1. 분석방법론 88

2. 이용자료 89

3. 한국 철강산업의 탈동조화 분석결과 90

4. 일본 철강산업의 탈동조화 분석결과 93

5. 독일 철강산업의 탈동조화 분석결과 96

6. 미국 철강산업의 탈동조화 분석결과 99

제6절 탈동조화 분석결과 종합비교 및 별도 요인분석 필요성 104

Ⅵ. 카야 항등식을 활용한 주요국 철강산업 탈동조화 요인 분석 106

제1절 분석방법론 및 이용자료 106

1. 분석방법론 106

2. 분석기간 설정 및 이용자료 109

제2절 주요국 카야 분석결과 110

1. 한국 110

2. 일본 115

3. 독일 119

4. 미국 123

5. 분석의 한계점 126

제3절 분석결과의 정책적 시사점 128

Ⅶ. 주요국 철강산업 탈동조화 요인 및 시사점 129

제1절 철강산업 탄소배출 탈동조화의 난점 129

제2절 일본의 탈동조화 사례 및 시사점 130

제3절 독일의 탈동조화 사례 및 시사점 131

제4절 미국의 탈동조화 사례 및 시사점 132

Ⅷ. 결론 133

제1절 연구결과의 요약 133

제2절 연구의 의의 및 시사점 135

제3절 연구의 한계와 향후 과제 137

참고문헌 138

부록 143

〈부록 1〉 1인당 GDP 자료 (1990~2023) 143

〈부록 2〉 국가별 1인당 CO₂ 배출량 자료 (1990~2023) 144

〈부록 3〉 국가별 조강생산량 자료 (1990~2023) 145

〈부록 4〉 국가별 전기로 비중 자료 (1990~2023) 146

ABSTRACT 147

표목차 9

〈표 2-1〉 주요 부문별 비전 및 전략의 주요 내용 30

〈표 3-1〉 주요국 EKC 종합비교 53

〈표 5-1〉 경제성장과 온실가스 배출 간 탈동조화 관련 선행연구 비교 72

〈표 5-2〉 GI, EI, DI에 따른 탈동조화 여부 73

〈표 5-3〉 이용자료의 주요 특성 74

〈표 5-4〉 탈동조화 분석결과 종합 87

〈표 5-5〉 GI, EI, DI에 따른 탈동조화 여부 88

〈표 5-6〉 이용 자료의 주요 특성 90

〈표 5-7〉 탈동조화 분석결과 종합 103

〈표 5-8〉 철강산업 탈동조화 분석결과 종합비교 104

그림목차 10

〈그림 2-1〉 세계경제의 총생산(GDP) 추이, (1960~2023, constant 2015 US$ trillion) 23

〈그림 2-2〉 1인당 국내총생산, (1960~2023, 2015 US$ thousand) 24

〈그림 2-3〉 연도별·지역별 이산화탄소 배출량 추이 25

〈그림 2-4〉 1인당 실질GDP와 이산화탄소 상관관계 (2022) 26

〈그림 2-5〉 2050년 탄소중립을 달성하기 위해 필요한 핵심청정기술의 확대 27

〈그림 2-6〉 탄소중립 달성을 위한 청정에너지 투자 28

〈그림 2-7〉 국제협력 부족 시 에너지 관련 이산화탄소 배출량 전망 28

〈그림 3-1〉 환경쿠즈네츠 곡선의 다양한 형태 38

〈그림 3-2〉 국민소득과 CO₂ 배출량: 한국 46

〈그림 3-3〉 국민소득과 CO₂ 배출량: 일본 47

〈그림 3-4〉 국민소득과 CO₂ 배출량: 독일 48

〈그림 3-5〉 국민소득과 CO₂ 배출량: 미국 49

〈그림 3-6〉 국민소득과 CO₂ 배출량: 스웨덴 50

〈그림 3-7〉 국민소득과 CO₂ 배출량: 중국 51

〈그림 4-1〉 최근 6년간 부문별 온실가스 배출량 현황 55

〈그림 4-2〉 철강의 수요분야 (Steel use by sector) 57

〈그림 4-3〉 고로와 전기로 비중 (Crude steel production by process) 58

〈그림 4-4〉 원료 준비 및 제선·제강 공정 흐름도 60

〈그림 4-5〉 하공정 흐름도 63

〈그림 4-6〉 산업부문 업종별 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 비중 64

〈그림 4-7〉 철강산업 에너지 소비구조 64

〈그림 4-8〉 일관제철 공정별 온실가스 배출 비중 65

〈그림 4-9〉 철강산업의 이산화탄소 배출구조 65

〈그림 4-10〉 철강 생산방식별 이산화탄소 배출집약도 비교(2023년 기준) 66

〈그림 5-1〉 국가별 철강분야 전기로 비중 (1990~2023) 75

〈그림 5-2〉 국가별 철강분야 CO₂ 배출량 (1990~2021) 75

〈그림 5-3〉 한국의 철강부문 부가가치와 CO₂ 배출량 추이 76

〈그림 5-4〉 한국의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 77

〈그림 5-5〉 일본의 철강부문 부가가치와 CO₂ 배출량 추이 79

〈그림 5-6〉 일본의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 80

〈그림 5-7〉 독일의 철강부문 부가가치와 CO₂ 배출량 추이 82

〈그림 5-8〉 독일의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 83

〈그림 5-9〉 미국의 철강부문 부가가치와 CO₂ 배출량 추이 85

〈그림 5-10〉 미국의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 86

〈그림 5-11〉 한국의 철강부문 조강생산량과 CO₂ 배출량 추이 90

〈그림 5-12〉 한국의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 91

〈그림 5-13〉 일본의 철강부문 조강생산량과 CO₂ 배출량 추이 93

〈그림 5-14〉 일본의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 94

〈그림 5-15〉 독일의 철강부문 조강생산량과 CO₂ 배출량 추이 97

〈그림 5-16〉 독일의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 98

〈그림 5-17〉 미국의 철강분야 조강생산량과 CO₂ 배출량 추이 100

〈그림 5-18〉 미국의 탈동조화 분석 결과(GI, EI, DI) 101

〈그림 6-1〉 한국 철강부문 주요 지표 111

〈그림 6-2〉 한국의 조강량/GDP 추이 112

〈그림 6-3〉 한국의 전기로비중/조강량 추이 112

〈그림 6-4〉 한국의 CO₂/전기로비중 추이 113

〈그림 6-5〉 카야 분석결과 (한국) 114

〈그림 6-6〉 일본 철강부문 주요 지표 116

〈그림 6-7〉 일본의 조강량/GDP 추이 116

〈그림 6-8〉 일본의 전기로비중/조강량 추이 117

〈그림 6-9〉 일본의 CO₂/전기로비중 추이 117

〈그림 6-10〉 카야 분석결과 (일본) 118

〈그림 6-11〉 독일 철강부문 주요 지표 120

〈그림 6-12〉 독일의 조강량/GDP 추이 120

〈그림 6-13〉 독일의 전기로비중/조강량 추이 121

〈그림 6-14〉 독일의 CO2/전기로비중 추이 121

〈그림 6-15〉 카야 분석결과 (독일) 122

〈그림 6-16〉 미국 철강부문 주요 지표 124

〈그림 6-17〉 미국의 조강량/GDP 추이 124

〈그림 6-18〉 미국의 전기로비중/조강량 추이 125

〈그림 6-19〉 미국의 CO2/전기로비중 추이 125

〈그림 6-20〉 카야 분석결과 (미국) 126

초록보기

 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 제조업의 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 경제성장과 이산화탄소 배출 간의 정비례 관계 해소 여부를 평가하였다. 분석 결과, 우리나라는 2018년을 기점으로 탄소배출의 변곡점을 지나 탈동조화 국면에 진입한 것으로 해석되며, 이는 일정 수준의 경제성장 이후 탄소배출이 감소세로 전환되었음을 의미한다. 반면, 중국의 경우 경제성장과 탄소배출이 여전히 정비례 관계를 보이고 있어, 전 세계적인 탄소중립 목표 달성에 제약 요인으로 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 분석함으로써, 공정 구조에 따른 탈동조화 경향의 차이를 규명하였다. 그 결과, 한국은 ‘확장적 동조화’ 경향을 보이는 반면, 일본과 미국은 각각 ‘절대적 탈동조화’로 분류되었으며, 독일은 명확한 경향을 확인하기 어려웠다. 이에 따라 한국 철강산업의 탈동조화를 촉진하기 위해서는 일본과 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 적극적인 투자도 병행되어야 한다.

마지막으로, Kaya 항등식을 활용하여 철강산업의 탄소배출에 영향을 미치는 요인을 정량적으로 분석하였다. 분석은 두 기간(1990–2000년, 2001–2021년)으로 구분하여 시계열 비교를 통해 변화 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(탄소배출량/전기로 비중). 분석 결과는 다음과 같은 정책적 시사점을 제공한다. 첫째, 단위 GDP당 철강 소비 의존도를 낮추는 방향으로 산업 구조를 전환할 필요가 있다. 이를 위해서는 저부가가치 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 탄소저감 기술에 대한 대규모 공공 투자와 연구개발 지원이 강조된다.

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