기후변화 대응 기술 : CCUS의 전망과 가능성, 선결과제

 

CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage)는 온실가스를 감축하고 기후변화에 대응하는 핵심 기술 중 하나로, 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 활용하거나 저장하는 방식입니다. 공기 중의 탄소를 포집함으로써, 탄소의 양을 줄일 수 있기 때문에, 기후변화를 대응하기 위한 기술적인 조치 가운데 가장 직접적인 방법이라고 할 수 있습니다. 현재 여러 나라와 기업이 적극적으로 연구 및 도입을 추진하고 있으며, 향후 탄소중립(Net Zero) 목표 달성에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

1. 포집(Capture): 발전소나 산업 공정에서 발생하는 CO₂를 분리하여 포집합니다.
2. 이용(Utilization): 포집한 CO₂를 화학 제품, 연료, 건축 자재 등으로 전환하여 활용합니다.
3. 저장(Storage): 사용되지 않은 CO₂를 지하 깊은 곳에 안전하게 저장합니다.

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1. CCUS의 필요성

① 기후변화 대응과 탄소중립 목표

• CCUS 기술은 국제적으로 탄소중립(Net Zero) 목표를 달성하기 위한 핵심적인 전략 중 하나입니다.
• 유엔(UN) 및 국제에너지기구(IEA)는 2050년 탄소중립 목표를 달성하기 위해 CCUS 기술의 적극적인 도입을 강조하고 있습니다.

② 산업 분야의 탄소 감축 필수 기술

• 전력 생산, 철강, 시멘트, 화학 등 고탄소 산업에서는 배출량을 즉각적으로 줄이기 어려운 한계가 있습니다.
• CCUS를 통해 산업 공정에서 발생하는 CO₂를 포집하여 대기 중 배출을 최소화할 수 있습니다.

③ 기존 에너지 인프라와의 연계 가능성

• 기존 화석연료 기반의 산업 및 에너지 인프라를 활용하면서도 CO₂ 배출을 감축할 수 있어, 경제성과 현실성이 높은 기술로 평가됩니다.
• 기존 석탄·가스 발전소에도 적용 가능하여, 신재생에너지로의 전환 과정에서 중간다리 역할을 수행할 수 있습니다.

 

Pixabay 로부터 입수된  Anke Sundermeier 님의 이미지 입니다.

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2. CCUS 기술의 발전 전망

① 기술 효율성 개선

• 기존 CCUS 기술은 높은 비용과 에너지 소모량이 단점이었으나, 차세대 포집 기술(예: 기체분리막, 화학적 흡수제 등)의 개발로 비용 절감과 효율성 향상이 기대됩니다.
• 미국, 유럽, 중국, 한국 등의 연구기관과 기업들이 저비용·고효율 CCUS 기술 개발에 집중하고 있습니다.

② 탄소 활용 기술 확대

• 포집된 CO₂를 유용한 자원으로 전환하는 기술이 발전하면서 상업적 활용 가능성이 커지고 있습니다.
• 주요 활용 분야:
  • 연료: CO₂를 이용한 합성연료(e-fuel) 및 바이오연료 생산
  • 화학 제품: 플라스틱, 화학 비료, 탄산음료 등에 CO₂를 활용
  • 건축 자재: 콘크리트 및 시멘트 제조 시 CO₂를 흡수하여 활용

③ 대규모 저장 프로젝트 확대

• 기존에는 CCUS 기술이 일부 지역에서만 제한적으로 적용되었으나, 최근에는 대규모 저장소 개발이 활발하게 진행되고 있음.
• 예:
  • 노르웨이 "Northern Lights" 프로젝트 – 북해 해저에 CO₂ 저장
  • 미국 "Illinois Industrial CCS" 프로젝트 – 이산화탄소를 지하 암반층에 저장
  • 한국 동해 가스전 활용 CCS 프로젝트 – 동해 가스전 고갈층을 CO₂ 저장소로 활용

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3. CCUS의 경제적 가능성

① 비용 절감 및 경제성 확보

• 초기 CCUS 기술은 높은 비용이 문제였으나, 점진적으로 기술 발전과 규모의 경제 효과로 인해 비용이 절감되고 있음.
• 현재 CCUS 비용은 톤당 약 50~100달러 수준이나, 2030년 이후에는 톤당 30~50달러 수준까지 낮아질 것으로 예상됨.

② 탄소배출권 시장과 연계

• CCUS를 적용한 기업들은 탄소배출권(Carbon Credit) 거래를 통해 경제적 이익을 창출할 수 있음.
• 유럽연합(EU), 미국, 한국 등 여러 국가에서 CCUS를 적용한 기업들에게 탄소세 감면 및 보조금 혜택을 제공하고 있음.

③ 민간 기업 및 투자 증가

• 글로벌 기업(예: 엑손모빌, 쉘, BP, 롯데케미칼, SK이노베이션 등)이 CCUS 기술에 적극 투자 중.
• 2021년부터 2023년 사이에 CCUS 관련 투자 규모가 3배 이상 증가했으며, 앞으로도 지속적인 성장이 예상됨.

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4. CCUS의 한계 및 해결 과제

① 높은 초기 투자 비용

• 포집 시설 및 저장 인프라 구축에 많은 비용이 소요됨.
• 정부의 지원 및 기업 간 협력을 통해 초기 투자 비용을 분산해야 함.

② CO₂ 저장 안전성 문제

• CO₂를 지하에 저장할 경우 누출 가능성이 있으며, 이에 대한 장기적인 모니터링이 필요함.
• 안전한 저장 기술(예: 광물 탄산화)을 추가 개발해야 함.

③ 신재생에너지와의 균형 필요

• 일부에서는 CCUS가 화석연료 사용을 연장시키는 기술로 악용될 가능성을 우려.
• 신재생에너지 확대와 함께 CCUS를 병행하여, 탄소중립을 위한 보완적 기술로 활용하는 것이 중요함.

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5. CCUS 주요사례

• 한국에너지기술연구원(KIER): KIER은 국내 CCUS 기술 개발의 선두주자로, 다양한 포집 기술과 저장 기술을 연구하고 있습니다. 특히, 동해가스전을 활용한 CCS 통합실증사업을 진행하여 국내 저장소 활용 가능성을 탐색하고 있습니다.
• 아이슬란드 'Orca' : 아이슬란드에서는 '오르카'라는 이름의 CCS 프로젝트가 가동 중이며, 연간 4천 톤 규모의 CO₂를 포집하여 지하에 저장하는 실증 연구를 진행하고 있습니다.
• 호주 '뭄바(Moomba)' CCS 프로젝트: 호주의 에너지 기업 산토스(Santos)와 비치 에너지(Beach Energy)가 협력하여 진행하는 프로젝트로, 쿠퍼 분지에서 천연가스를 생산하고, 이 과정에서 발생하는 CO₂를 뭄바 지역에 영구적으로 저장하는 사업입니다. 완료 시 연간 2천만 톤의 CO₂를 저장할 수 있을 것으로 예상됩니다.
• 미국 '로우카본'의 플로리다 CCUS 프로젝트: 기후테크 기업 로우카본은 미국 플로리다주의 쓰레기 소각장에서 CO₂ 저감 기술을 적용한 CCUS 사업을 승인받아 진행 중입니다. 이는 미국 최초의 사례로 주목받고 있습니다.

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6. 결론: CCUS의 미래 가능성

• CCUS는 기후변화 대응과 탄소중립 달성에 필수적인 기술이며, 기술 발전과 경제성 확보가 이루어지면 더욱 활성화될 전망.
• 기술 발전 및 비용 절감이 진행 중이며, 탄소배출권 시장과 연계하여 경제적 이익도 기대 가능.
• CCUS가 신재생에너지와 함께 조화를 이루면서 산업 전반의 탄소 감축을 주도하는 역할을 할 것.

CCUS는 궁극적인 해결책은 아니지만, 탄소중립을 위한 중요한 도구로 자리 잡을 것으로 예상되며, 지속적인 연구개발 및 정책 지원이 필요합니다.