최근 “이산화탄소포집·수송·저장및활용에관한법률안”을 통과시킴으로써 탄소 중립을 향한 노력을 가속화하고 있습니다. 법안은 이산화탄소 포집, 수송, 저장, 활용에 관한 규제를 통합적으로 다루며, CCUS(탄소포집·저장·활용) 기술의 중요성을 강조하고 있습니다. 이번 포스팅에서는 CCUS 기술과 세계 각국의 CCUS 동향에 대해 알아보겠습니다.
CCUS (Carbon Capture Utilization & Storage)는 탄소 중립을 달성하기 위한 핵심 기술로 간주되고 있습니다. 기술 발전과 비용 감소로 CCUS의 기여도가 증가할 것으로 예상되며, IEA(International Energy Agency)는 2070년까지의 글로벌 탄소 중립을 위해 CCUS의 기여도를 전체 CO2 감축량의 15%로 제시하고 있습니다. 또한, “CCUS 없이 Net-zero에 도달하는 것은 불가능하다”고 강조하고 있습니다.
CCUS(Carbon Capture Utilization & Storage) 기술
CCUS란 이산화탄소를 포집(Capture) 후 저장(Storage)하거나 직접 사용 혹은 전환하여 활용(Utilization)하는 기술을 말하며, 단계별 기술은 다음과 같습니다.
1. 포집
- 순산소연소(Oxy-fuel combustion): 순수한 산소를 사용하여 연소가스에서 CO2를 분리하는 기술, 추가적인CO2포집설비가필요없는기술
- 연소전포집(Pre-combustion): 연료를 산소와 반응시켜 CO2를 포집하는 과정에서 수소를 생산하고, 연소과정에서 수소를 연료로 활용하는 기술
- 연소후포집(Post-combustion): 화석연료 연소 후 발생하는 배가스에서 CO2를 선택적으로 포집하는 기술
- 공기중직접포집(Direct air capture): 대기 중의 CO2를 직접 포집하여 농축 CO2를 생산하는 기술
2. 활용
- 직접활용: CO2를 별도 전환 공정 없이 직접 사용하는 기술
- 화학적 전환: CO2를 화학 반응의 원료로 사용하여 다양한 탄소 화합물로 전환하는 기술
- 생물학적 전환: CO2를 고정할 수 있는 미생물 등을 활용하여 바이오매스를 생산하고, 이를 바이오기반 유용 물질로 전환하는 기술
- 광물화: CO2를 알칼리 토금속을 포함하는 광물 또는 수용액과 반응시켜 탄산염 광물로 전환하는 기술
3. 저장
- 고갈된 유전 및 가스 전 저장(Depleted Oil and Gas reservoir): 석유 유전에 이산화탄소를 주입하여 석유를 회수하는 방식
- 원유 회수 증진 저장(EOR; Enhanced Oil Recovery): 유전에 액체 이산화탄소를 주입하여 석유의 회수를 증진시키는 방법
- 대수층 저장(Deep Saline Formation): 심부 염수층을 이용하여 이산화탄소를 저장하는 방법
- 석탄층 저장: 석탄층에 이산화탄소를 주입하여 석탄층 내 메탄 가스를 회수하는 방법
세계 각국의 CCUS 관련 정책과 동향
북미의 CCUS 동향
북미 지역에서는 미국과 캐나다가 CCUS(탄소 포집, 사용 및 저장) 기술의 개발 및 보급을 적극적으로 추진하고 있습니다.
- 미국은 2021년 인프라 투자 및 일자리법(IIJA)를 통해 CCUS 밸류체인에 약 120억 달러를 투자하고, IRA를 통해 CCUS 프로젝트에 대한 세제 혜택을 증가시켰으며, 이로 인해 CCUS 프로젝트가 두 배 가량 증가하는 등 활발한 동향을 보이고 있음.
- 캐나다는 작년 말 ‘탄소 관리 전략’을 발표하여 2030년까지 온실가스 배출량을 2005년 대비 40~45% 줄이고, 2050년까지 탄소 중립 경제를 실현하겠다고 밝힘.
유럽의 CCUS
- 세계 99개 실증 프로젝트 중 91개가 EU에서 추진중
- 유럽연합 위원회는 올해 초 산업 탄소 관리 전략을 발표하여 2030년까지 최소 5천만 톤의 이산화탄소를 저장하고, 2040년까지 2억 8천만 톤의 이산화탄소를 포집하겠다는 목표를 밝힘
- 영국은 배출원(산업,운송,저장) 운영자에 대한 규제를 기반으로 정책 제시
- 노르웨이는 1996년부터 Sleipner CCS 프로젝트를 운영 중
- 덴마크 정부의 온실가스 배출량 70% 감소 목표, CO2 저장량 목표를 4~9MTPA로 설정
일본의 CCUS
- 일본은 에너지 정책의 일환으로 CCUS 기술을 적극적으로 검토
- 일본 정부는 2010년대 부터 지속적으로 CCS/CCUS 실행 방안에 대하여 지속 검토
- 일본 정부는 2030년까지 CCUS 기술의 상용화를 준비
- 2050년 일본의 연간 CCS 저장량은 약 1.2~1.4억 톤으로 추산
중국의 CCUS
- 대기 오염 및 기후 변화 문제에 대한 심각성을 인식하고, CCUS를 통한 탄소 배출 감소를 적극적으로 추진
- 아직 CCUS 기술의 법적 및 경제적 지원이 미흡한 상황
- 중국 정부는 CCUS 기술의 개발과 보급을 위해 노력하고 있지만, 더 많은 지원이 필요
한국의 CCUS
한국에서는 이미 파일럿 및 상용 플랜트가 운영되고 있습니다. 이산화탄소 포집은 주로 화력 발전소에서 작은 규모로 이루어지며, 아민을 통한 습식 공정이 안정적으로 진행되고 있습니다. 그러나 파일럿 플랜트 건설은 비용이 크고, 이산화탄소를 저장할 곳이 부족하여 한국 내에서 시장이 제대로 형성되지 못하고 있습니다.
한국 화력발전소 내 탄소 포집 현황
- 습식 : 중부발전 보령화력 운영 중 (용량 10MW), 서부발전 태안화력 운영 중 (용량 0.5MW)
- 건식 : 남부발전 하동발전 설치, 운영 중단 (10MW)
- 분리막 : 동서발전 당진화력 설치, 운영중단 (1MW)
동해가스전을 이용한 저장소 건설이 계획되어 있으며, 산업통상자원부는 ‘동해가스전 활용 이산화탄소 포집·저장(CCS) 실증사업’을 추진
다양한 산업의 CCUS 적용 사례
철강 산업
한국을 포함한 동아시아 국가들은 수소환원제철을 통해 고로 생산 프로세스를 탈탄소화하는 방안을 모색하고 있습니다. 이를 통해 철강 산업의 탄소 배출량을 줄이는 노력이 진행되고 있습니다.
조선 산업
조선 산업에서는 LCO2(액화 이산화탄소) 선박이 주목받고 있습니다. 이산화탄소의 장거리 수송에는 선박이 저렴하며, 이에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 한국의 조선사들도 이에 대한 기술 개발에 적극적으로 참여하고 있습니다.
정유/화학 산업
한국의 정유/화학 산업에서는 말레이시아와의 협력을 통해 이산화탄소를 포집하고 저장하는 프로젝트가 진행 중입니다. 다양한 기업들이 이에 참여하여 CCUS 기술의 발전에 기여하고 있습니다.
한국은 CCUS 기술을 효과적으로 활용하여 탄소 중립을 위한 노력을 기울이고 있습니다. 다양한 산업 분야에서 CCUS 기술의 적용이 확대되고 있으며, 이에 따라 더욱 빠른 탄소 중립의 실현이 기대됩니다.