순제로 전환 중인 시멘트 산업

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순제로 전환 중인 시멘트 산업

2023년 10월 6일| 기사

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새로운 접근 방식과 재료는 시멘트 산업이 탈탄소화된 미래로 전환하는 데 도움이 될 수 있습니다. 앞으로는 신기술에 대한 전략적 접근 방식을 갖춘 플레이어가 우위를 점할 수 있습니다.

시멘트 산업의 탈탄소화가 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 전 세계적으로 시멘트는 총 온실가스(GHG) 배출량의 약 7%를 차지하며, 이는 지구상에서 가장 큰 부문별 탄소 발자국 중 하나입니다.1우리의 연구에 따르면 전 세계 시멘트 생산량은 2050년까지 안정적으로 유지될 것입니다. 이는 업계가 업계 및 글로벌 목표에 따라 배출량을 줄이기 위해 오늘날 적극적인 노력을 기울여야 함을 의미합니다.

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저자 소개

그러나 시멘트는 생산 중 화학 공정에서 CO2를 직접 방출하기 때문에 탈탄소화가 특히 어렵습니다 .2클링커 생산에 탄소 포집, 활용 및 저장(CCUS)을 적용하는 것부터 혁신적인 재료 및 기타 시멘트 솔루션에 이르기까지 새로운 탈탄소화 솔루션이 등장하고 있습니다. 그러나 이러한 솔루션은 업계 내에서 가치를 크게 변화시킬 것입니다. 새로운 비즈니스 모델이 등장함에 따라 다양한 솔루션을 제공하는 플레이어와 제공업체가 시장 점유율을 놓고 경쟁할 것으로 예상됩니다.

순제로 미래를 모색하는 시멘트 업체들에게는 저탄소 제품이 성공의 열쇠가 될 것입니다. 그러나 변화하는 시장에서 선두를 차지하려면 플레이어는 전략적으로 행동해야 합니다.삼이 기사에서는 저탄소 클링커, 혼화제, 혁신적인 시멘트 재료, 재료 순환성을 포함하여 가장 유망한 탈탄소화 솔루션 몇 가지와 녹색 투자를 하고 이를 중심으로 비즈니스 모델을 구축할 때 고려해야 할 요소에 대해 간략하게 설명합니다. 시멘트 생태계의 플레이어가 이러한 솔루션을 어떻게 결합하고 균형을 맞추느냐에 따라 업계의 탈탄소화 궤적은 물론 시간이 지남에 따라 어떤 플레이어가 경쟁 우위를 확보하게 될 것인지가 결정될 것입니다.

친환경 시멘트 산업으로 가는 길

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시멘트 및 콘크리트 산업은 세계시멘트콘크리트협회(GCCA)가 설정한 것과 같이 배출량을 낮추고 심지어 제거하기 위한 새로운 목표를 설정했습니다. 이러한 목표는 2020년 수준과 비교하여 2030년까지 시멘트 1미터톤당 CO2를 20% 감소시키고 콘크리트 3제곱미터당 CO2를 25% 감소시키는 것을 목표로 합니다 . GCCA는 2050년까지 완전한 탈탄소화를 요구하고 있습니다.4

지난 수십 년 동안 시멘트 업체들은 연료 효율성을 높이고 클링커와 기존 연료를 보다 지속 가능한 옵션으로 대체하는 등 배출을 줄이기 위해 전통적인 방법을 사용해 왔습니다. 그러나 2050년까지 순배출 제로에 도달하려면 연간 자본 지출이 2021년부터 2050년까지 평균 600억 달러로 두 배 가까이 증가해야 합니다.5이러한 비용과 새로운 탈탄소화 기술 및 프로세스를 개발하는 비용으로 인해 업계 관계자들은 새로운 혁신을 채택하는 데 신중을 기했습니다.

몇 가지 요소가 이러한 비용 부담을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 시멘트 업체는 친환경 프리미엄의 혜택을 누릴 수 있습니다. 우리의 분석에 따르면 단기적으로는 저탄소 시멘트 공급이 특히 유럽에서 야심 찬 CO 2 목표를 가진 최종 소비자의 증가하는 수요를 따라잡을 수 없을 것 같습니다. 이는 시멘트에 대한 단기적인 친환경 프리미엄을 촉진할 가능성이 높습니다. 우리는 이미 오늘날의 여러 시장에서 수요가 증가하고 있는 것을 목격하고 있습니다. 예를 들어 Hoffmann Green Cement Technologies는 신제품에 대해 높은 프리미엄을 받고 있으며 Cemex는 저탄소 콘크리트 제품에 대한 프리미엄을 받고 있습니다. 특히 유럽에서 최종 소비자가 더 많은 저탄소 재료를 사용할 수 있게 되면서 이러한 프리미엄은 감소할 것으로 예상됩니다.

또한, 지원 규제는 탈탄소화 속도를 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 미국 IRA(인플레이션 감소법)의 45Q 세금 공제는 2033년 1월 이전에 시작된 프로젝트에 대해 CCUS 기술에 대한 세금 인센티브를 제공합니다.6마찬가지로, EU 혁신 기금은 혁신적인 기술에 자금을 지원하여 유럽의 산업 탈탄소화를 지원합니다.

순 제로 배출에 도달하기 위한 혁신적인 경로

네 가지 경로는 시멘트의 탄소 집약적 측면을 효과적으로 목표로 삼고 콘크리트에서의 사용을 줄이는 데 특별한 가능성을 보여줍니다. 이러한 솔루션 중 일부는 확장성을 갖추기 위해 추가 개발이 필요하지만 각 솔루션은 상당한 감소 가능성을 가지고 있습니다.

CCUS를 통해 촉진된 저탄소 클링커

시멘트의 바인더로 사용되는 중간물질인 클링커는 시멘트 제품의 핵심 성분이지만, 생산 과정에서 방출량이 매우 높습니다. 저탄소 클링커는 CCUS 기술을 사용하여 탄소 배출이 방출되기 전에 이를 포착하고 관리합니다.7클링커에서 완전히 벗어나는 것 외에 CCUS는 클링커 생산 시 공정 배출을 다루는 유일한 알려진 기술입니다. 이론적으로 CCUS는 순 배출이 제로인 클링커를 생산하는 데 도움을 줄 수도 있습니다.8많은 클링커 생산업체는 이미 CCUS 구현에 주력하고 있지만 이러한 기술은 가격이 비싸고 업계에서 대규모로 입증되지 않은 상태로 남아 있는 경우가 많습니다. 결과적으로 CCUS는 대부분 대규모 재직자들에 의해 탐색되었습니다. 또한 CCUS는 일반적으로 포집된 탄소의 저장 용량이나 배출구(예: 광물화된 탄소가 사용되는 응용 분야), 정부 지원 및 저렴한 재생 에너지에 접근할 수 있는 일부 지역에서만 경제적으로 실행 가능하며 이는 클링커에 특히 중요합니다. 생산.

일부 지역에서는 기존 기업이 기존 공장에 필요한 공간과 함께 운송 및 저장 용량을 사용할 수 있는 곳에서 기존 자산에 대한 개조를 모색하고 있습니다. 또한, CCUS를 활용한 저탄소 클링커는 유리한 시장에 새로운 순 제로 대형 플랜트를 건설함으로써 더욱 널리 보급될 수 있습니다. 이러한 시장에는 저렴한 재생 가능 전력 및 IRA 지원을 제공하는 미국 지역과 재생 가능 자원인 CO 2를 제공하는 유럽 지역이 포함됩니다.싱크대, 지원 규제 및 더 넓은 유럽으로 수출할 수 있는 능력. 플레이어는 기존 시장에 계속 서비스를 제공하면서 이러한 시장의 이점을 활용하기 위해 자산 전략을 재구성해야 할 수도 있습니다. 여기에는 대규모 공장에서 저탄소 클링커를 생산한 다음 이를 현지 시장으로 배송하고 그곳에서 분쇄하는 것이 포함될 수 있습니다. 진입할 시장을 선택하는 것 외에도 시멘트 업체는 물류에 AI를 사용하고 대규모 공장(연간 400만~600만 미터톤 범위)을 활용함으로써 규모의 경제 혜택을 누릴 수도 있습니다. 전략적으로 건설된 대규모 공장은 저탄소 클링커의 생산 비용을 잠재적으로 최대 60%까지 줄여 경제적으로 더 실행 가능한 옵션이 될 수 있습니다(그림 1).

전시 1

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혼화제

혼화재는 콘크리트의 내구성, 작업성 등 성능을 향상시키기 위해 콘크리트에 첨가하는 물질입니다. 또한 콘크리트에 필요한 시멘트의 양을 줄여 시멘트 관련 비용을 낮추고 콘크리트의 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 우리의 분석에 따르면 혼화제는 콘크리트의 CO 2 배출량을 현재 표준에서는 최대 30%, 업데이트된 표준에서는 최대 50%까지 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다 . 필요한 시멘트의 양을 줄임으로써 추가 혼화제를 사용하면 콘크리트 비용을 안정적으로 유지할 수 있습니다. 또한 혼화제는 더 높은 수준의 콘크리트 재활용과 섬유 강화 사용을 가능하게 합니다.

그러나 현재 몇 가지 장애물이 혼화제의 광범위한 채택을 방해하고 있습니다. 다양한 콘크리트 적용에는 다양한 유형의 혼화제가 필요하며, 다양한 콘크리트 혼합물을 통합하면 건설 계획 및 실행이 더욱 복잡해질 수 있습니다. 또한, 주요 이해관계자들은 혼합물의 탈탄소화 잠재력에 대해 제한된 인식을 가지고 있을 수 있습니다. 시멘트 자산이 상당한 수익을 제공하는 시장에서는 레미콘(RMC)의 혼화제를 늘리기 위해 자체 비즈니스 모델을 혁신해야 하는 통합 기존 기업에 대한 전환 과제도 있습니다.

혁신적인 시멘트 재료

저탄소 시멘트나 지오폴리머 콘크리트와 같은 대체 시멘트 재료는 역사적으로 규모를 확장하는 데 어려움을 겪었습니다. 그러나 현재의 투자 추세와 급속한 기술 발전으로 인해 스타트업은 저탄소 제품으로 대체 시멘트 분야를 혁신할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 Brimstone은 전통적인 시멘트 생산에서 석회석을 규산칼슘 암석으로 대체하고 Sublime Systems는 가마가 필요 없는 전기화학 공정을 사용합니다. 이러한 접근 방식은 참신하지만 투자 데이터에 따르면 대체 시멘트질 재료에 대한 선호도가 높습니다. Brimstone은 2022년에 5,500만 달러의 자금 조달 라운드를 발표했고 Sublime Systems는 2021년 이후 두 번의 자금 조달 라운드에서 4,000만 달러 이상을 모금했습니다.9

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시멘트 제품에 대한 시장 전망

특히, 시멘트 보충 재료(SCM)는 기존 시멘트와 콘크리트의 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있는 유망한 방법을 제공합니다. 비산회, GGBFS(분쇄 고로 슬래그), 실리카 흄과 같은 전통적인 SCM은 시멘트에 사용되는 클링커나 콘크리트에 사용되는 시멘트 함량을 부분적으로 대체하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 지속 가능성과 비용 이점을 모두 가질 수 있지만 SCM은 일반적으로 완전히 활용되지 않습니다. 많은 시장에서 현지 및 지역 표준은 수력학적 및 시멘트 특성을 기준으로 시멘트의 기존 SCM 양을 제한합니다. 예를 들어, 유럽 연합은 비산재를 최대 35%로 제한하는 반면, 미국은 이를 40%로 제한합니다.10소성 점토, 석회석 및 재활용 콘크리트와 같은 새로운 SCM은 특히 기존 SCM의 가용성이 감소함에 따라 시멘트와 콘크리트의 성능과 탈탄소화 잠재력을 모두 극대화하기 위해 이러한 표준을 재평가해야 할 수도 있습니다(사이드바, "시멘트 제품에 대한 시장 전망" 참조). ").

재료 순환성

순환 경제는 생산 시 처녀 시멘트를 덜 사용하여 클링커를 덜 사용함으로써 콘크리트가 환경에 미치는 영향을 최소화하는 것을 목표로 합니다.11순환성을 높이기 위해 시멘트 및 콘크리트 업체는 콘크리트 폐기물을 재사용하고 재활용 재료를 새로운 콘크리트 생산에 통합하는 등의 전략을 사용할 수 있습니다.

재료 순환성이 증가함에 따라 오늘날의 주요 통제 지점인 가마를 소유하는 것보다 철거, 폐기물 흐름 및 분리 기술을 소유하는 것이 점점 더 중요해질 것입니다. 결과적으로 폐기물 관리에 중점을 둔 스타트업과 건설 프로젝트에서 발생하는 폐기물을 감독하는 인프라 회사와 같은 새로운 플레이어가 시멘트 분야에 진입하고 있습니다. 그러나 폐기물 운송 및 처리는 물류 문제를 야기하여 확장성을 제한하고 폐기물 가치 사슬을 고도로 지역화하게 만듭니다.

이 네 가지 경로는 상호 보완적이지만 성장과 투자를 위해 경쟁하게 되며 채택 속도는 시장마다 크게 다를 수 있습니다. 가치 사슬 아래에서 새로운 혼화제와 재활용은 큰 가치를 창출할 수 있지만 재활용은 규모를 확장하기 어렵습니다. 중간에 있는 시멘트 업체들은 다양한 기술이 성숙함에 따라 단기 및 장기적 성공을 달성하기 위해 CCUS 기반 저탄소 클링커와 혁신적인 시멘트 솔루션의 균형을 맞춰야 합니다. 이들의 선택은 비용에 따라 결정되며, 탈탄소화를 향한 경로를 구축하는 규제 기관, 산업 조직 및 지정자에 의해 촉진될 것입니다.

이러한 기회를 활용하기 위한 새로운 비즈니스 모델

앞으로 몇 년 동안 시멘트 생산업체와 솔루션 및 서비스 제공업체는 순제로 시멘트를 추구하기 위해 어떤 전략과 비즈니스 모델을 구현하고 싶은지 선택해야 할 것입니다. 우리의 분석을 통해 완전히 새로운 접근 방식부터 현 상태에 대한 사소한 조정에 이르기까지 시멘트 생산업체와 솔루션 제공업체를 위한 9가지 잠재적인 미래 비즈니스 모델을 식별했습니다. 이러한 비즈니스 모델의 대부분은 특정 요구에 대응하도록 맞춤화된 특정 솔루션을 기반으로 합니다. 동시에 이러한 비즈니스 모델 중 다수는 상호보완적이며 더 큰 탈탄소화를 위해 결합될 수 있습니다.

시멘트 생산업체

산업이 탈탄소화됨에 따라 시장 점유율을 놓고 경쟁하기 위해 시멘트 생산업체의 새로운 환경이 나타날 수 있습니다.

• 저가의 전통적인 시멘트 플레이어. 저탄소 옵션이 더 큰 시장 점유율을 차지함에 따라 전통적인 시멘트의 마지막 남은 생산자는 비용 절감에 초점을 맞춘 플레이어가 될 것으로 예상됩니다. 이들은 에너지 효율성 극대화 및 대체 연료 사용을 포함하여 기존 수단의 한계를 뛰어넘는 속도를 늦추는 탈탄소화 시장의 중소 기업일 가능성이 높습니다.
• 개조된 저탄소 시멘트 생산업체. 기존 시멘트 생산업체는 CCUS와 같은 탈탄소화 기술을 활용하여 탄소가 낮거나 순 제로인 시멘트를 제조하도록 개조할 수 있습니다. 이는 더 높은 SCM 대 클링커 비율과 같은 시멘트 솔루션으로 보완될 수 있습니다.
• 저탄소 클링커 및 시멘트 파괴물질. 파괴자는 저탄소 클링커와 시멘트 제품을 선보일 것으로 예상됩니다. CCUS 기능을 갖춘 새로운 클링커 거대 공장과 분쇄 시설은 순 제로 시멘트를 생산할 수 있지만, 저탄소 클링커를 사용하는 시멘트 제품은 사용하는 재료의 혼합과 생산 공정에 따라 방출 정도가 달라질 수 있습니다. 이는 미래 지향적인 부동산 개발자 및 계약업체와의 오프라인 계약 및 직접적인 협력을 통해 촉진될 수 있습니다.
• CO 2 (광물화)로 수익을 창출하는 전문 플레이어. 또 다른 신흥 공간은 광물화를 통해 CO 2 를 화폐화하는 것입니다 . 전문 기업은 CO 2 또는 탄산 재활용 폐기물을 골재 및 SCM으로 사용하거나 제조 및 경화 공정 중 콘크리트 생산에 직접 사용할 수 있습니다.
• 혁신적인 SCM 생산자. 새로운 프로세스와 재료에 초점을 맞춘 플레이어는 클링커의 부분 또는 전체 대체품으로 SCM을 제공할 수 있습니다. 이들은 도전자일 수도 있고 기존 업체의 기존 공급업체일 수도 있습니다. 이 분야의 플레이어는 자신의 기술에 라이선스를 부여할 기회도 갖습니다.

솔루션 및 서비스 제공업체

시멘트 생산업체가 재료 전환을 모색함에 따라 다른 미래 지향적인 기업들도 이를 지원하는 비즈니스 기회를 찾을 수 있을 것입니다. 이러한 솔루션 제공업체는 저탄소 클링커, 충진제 및 특수 시멘트 혼합물을 제공할 수 있으며 이는 개조된 저탄소 시멘트 생산업체에 매우 중요합니다. 이러한 제품은 시멘트 및 콘크리트 제조 측면에서 탈탄소화 비용을 줄이는 동시에 재료의 성능을 최대화하고 CO 2 발자국을 최소화할 수 있습니다.

플레이어가 고객 요구 사항을 충족하기 위해 맞춤형 솔루션을 혁신함에 따라 수많은 시멘트 솔루션 제공업체가 등장할 수 있습니다.

• 건축자재 재활용업체. 이들 플레이어는 건설 및 철거 폐기물을 소유하여 새로운 건설을 위한 중요한 원자재 공급원을 통제하게 됩니다.
• CCUS-as-a-service 제공자. 신흥 플레이어는 탄소 포집 장치의 기술 및 운영부터 CO 2 저장 및 운송, 흡수원에 이르기까지엔드투엔드 CCUS 기능을 제공할 수 있습니다
• 건설 화학 솔루션 제공업체입니다. 신규 및 기존 플레이어는 시멘트에서 시멘트질 재료의 비율을 높이고 콘크리트에서 시멘트를 줄이며 콘크리트의 재활용성을 높이는 혁신적인 화학 물질 및 첨가제를 개발할 수 있습니다. 예를 들어, Sika는 시멘트에 필요한 전통적인 클링커의 양을 줄이기 위해 스위스 로잔 기술 연구소와 함께 LC3 프로젝트를 발표했습니다.
• RMC 믹스 최적화 플랫폼 플레이어. 새로운 플랫폼은 RMC 혼합 최적화를 위한 데이터 기반 서비스형 소프트웨어 모델을 제공할 수 있으며, 이를 통해 특정 시멘트 유형에 대한 제조업체의 의존도를 줄일 수 있습니다. 또한 이러한 모델을 사용하는 기술 중심 플랫폼 플레이어는 상대적으로 자본 집약도가 낮은 비즈니스를 구축할 수 있습니다.

미래를 위한 교훈

배심원단은 이러한 경로나 비즈니스 모델 중 어느 쪽이 승리할 것인지에 대해 아직 결정하지 않았지만 시멘트 업계 기업과 솔루션 제공업체를 위한 몇 가지 명확한 메시지가 나타났습니다.

에너지 전환에서 기존 기업은 탈탄소화 목표를 달성하고 장기적으로 어떤 레시피가 승리할 것인지에 대한 베팅을 헤지하기 위해 기술의 조합을 사용하여 CCUS와 시멘트 기반 접근 방식 사이를 탐색해야 합니다. 기존 기업은 전략에 따라 기존 SCM 및 친환경 소재의 소스를 확보하기 위한 조치를 취할 수도 있고, 새로운 SCM을 혁신하거나 인수할 수도 있습니다. 또한 기존 기업은 저탄소 클링커 대형 플랜트에 투자할 수 있는 더 큰 자유를 누리게 되며 이는 미래에 강력한 이점이 될 수 있습니다.

한편, 솔루션 및 서비스 제공업체와 같은 혁신 기업은 데이터 및 분석을 활용하여 최종 고객이 자재 전환을 관리하도록 도울 수 있습니다.12혁신가는 기술 파트너십을 활용하여 새로운 SCM과 시멘트 및 콘크리트 혼화제를 개발할 수 있습니다. 이러한 새로운 SCM은 잠재적으로 더 높은 점유율로 사용될 수 있으며, 볼륨 및 마진 이점을 모두 얻고 잠재적으로 새로운 성과 기반 가격 책정 방식으로 이어질 수 있습니다. 더 적은 볼륨이 동일한 가치를 달성할 수 있기 때문입니다. 규제 포지셔닝과 인증이 이러한 노력의 핵심이 될 것입니다.

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순제로를 달성하기 위해서는 시멘트업계의 적극적인 노력이 필요하다. 이것은 과거의 운영 방식에서 진정한 변화가 될 것이며, 이 근육을 키우기 시작할 시간은 바로 지금입니다. 기존 기업과 파괴 기업이 혁신적인 기술과 비즈니스 모델에 전략적으로 투자할 수 있다면 향후 산업 환경을 주도할 수 있는 좋은 위치에 있을 수 있습니다.

저자 소개

Fabian Apel 은 McKinsey 런던 사무소의 파트너 파트너, Johanna Hoyt 는 토론토 사무소의 컨설턴트, Francisco Marques 는 리스본 사무소의 파트너 파트너, Sebastian Reiter  는 뮌헨 사무소의 파트너, Patrick Schulze  는 McKinsey 사무소의 파트너입니다. 베를린 사무실.

저자는 이 기사에 기여한 Krysta Biniek, Michael Birshan, Jose Luis Blanco, Thomas Czigler, Ali Khan 및 Imke Mattik에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.