[지속가능효성] 이산화탄소 포집･활용･저장 기술(CCUS)

 

각국이 탄소배출 제로라는 거대한 계획을 실현하기 위해서 노력하고 있지만, 안타깝게도 2030년 탄소배출량이 2010년보다 16% 늘어날 것이란 전망이 나왔어요. 게다가 세계보건기구(WHO)는 지난해 전세계 대기 중 이산화탄소 평균 농도가 2019년보다 2.5ppm 높아진 413.2ppm으로 사상 최고치를 갱신했다고 발표했습니다. 코로나19로 인한 경제활동 둔화로 탄소배출량이 일시적으로 줄긴 했지만, 대기 중 이산화탄소를 줄이진 못했단 이야기죠.

 

그럼 정말 넷 제로(Net Zero)는 가능한 일일까요? 이를 위해서 어떤 해결책이 있을까요? 이산화탄소 배출 감소 노력과 더불어 기술적 대안이 필요한 지금, 우리가 주목한 기술은 바로 ‘이산화탄소 포집･활용･저장’ 기술입니다.

 

 

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이산화탄소 포집･활용･저장 기술(CCUS)이란?

 

이산화탄소 포집･활용･저장(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS) 기술이란 화석연료의 사용 등으로 인해 대량의 이산화탄소가 생산되는 근원지에서 그 이산화탄소가 공기 중으로 방출되는 것을 방지하는 기술을 통합적으로 이르는 기술입니다. 산업시설 등에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고 이를 지중 등에 저장(Carbon Capture & Storage, CCS)하는 기술과 더불어 이산화탄소를 활용(Carbon Capture & Utilization, CCU)하여 부가가치가 높은 유용 자원 물질로 전환하는 기술까지 포함합니다.

 

 

 

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아이슬란드에서 본격 가동 중인 ‘오르카(Orca)’

 

CCUS는 그냥 연구소에서만 다뤄지는 기술은 아니에요. 이미 많은 나라에서 실증연구 단계에 있거나, 일부 기술에 대해서는 상용화에 성공해 산업현장에 적용되고 있거든요. 그중에서도 아이슬란드에 건설된 오르카(Orca)를 주목해야 하는 이유는 산업 시설뿐만 아니라 일상생활에서 공기 중 탄소를 포집하는 기술을 개발하는 데까지 뻗어나가고 있기 때문입니다.

 

오르카 / 출처: climeworks.com

 

오르카는 지난해 9월 8일에 가동을 시작한 세계 최대 규모의 이산화탄소 포집･활용･저장 시설로, 이곳에서는 연간 4,000톤(자동차 870대가 내뿜는 양)의 이산화탄소를 포집하고 있습니다. 스위스 친환경 솔루션기업 '클라임웍스'(Climeworks)가 개발한 직접대기포집(DAC) 기술과 협력사 카브픽스(Carbfix)의 이산화탄소 지하 저장 기술이 결합하여 태어났죠.

 

오르카가 탄소를 처리하는 방식은 이렇습니다. 여러 대의 환풍기가 공기를 빨아들이면 흡착제가 달린 필터를 지나게 되는데, 이 흡착제가 이산화탄소를 빨아들입니다. 필터가 꽉 차면 100°C까지 가열해 고농도의 이산화탄소 가스를 방출하게 되고, 이 이산화탄소를 물에 용해해 탄산수 형태로 저장합니다. 이렇게 만들어진 탄산수는 인근지역 800~2,000m 지하 현무암 암반층에 주입되고, 몇 년 후에는 암석으로 굳어지게 됩니다.

 

오르카의 가장 치명적인 문제점은 비용인데요. 현재 오르카의 이산화탄소 포집 비용은 1톤당 1100달러(약 130만 원). 상용화에는 성공했지만 더 쓸모 있는 기술이 되기 위해서는 비용을 낮춰야 하죠. 클라임웍스는 2030년까지 1톤당 이산화탄소 포집비용을 200~300달러(약 23만~35만 원) 수준으로 낮출 계획이라고 합니다.

 

 

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기술만 있으면 이산화탄소는 신소재

 

사실 전 세계가 CCUS 기술 개발에 매진하는 이유는 단순히 이산화탄소를 줄여 지구 온난화의 속도를 늦추는 데에만 목적이 있는 건 아니에요. 이산화탄소 포집, 화학 전환, 생물 전환, 광물 탄산화 등의 CCU 기술을 활용하면 골칫거리였던 이산화탄소를 산업현장에 필요한 신소재로 바꿀 수 있기 때문입니다.

 

CCU 기술 기반 탄소순환 미래사회 / 출처: 과학기술정보통신부 <제18회 과학기술관계장관회의>

 

효성도 당연히 CCUS 기술 개발 계획을 가지고 있어요. 효성은 린데와 함께 효성화학의 용연공장 부지에 연산 1만 3000톤 규모의 액화수소 플랜트를 완공해 2023년 5월부터 본격 가동하게 되는데요, CCUS 기술 개발을 통해 이산화탄소를 배출하지 않는 블루수소를 생산할 예정입니다. 또 전남 지역 산업공단에서 발생되는 부생수소에도 CCUS 기술을 적용해 블루수소 생산 및 활용 사업도 추진할 계획이죠.

 

 

탄소 배출 자체를 제로로 만들려는 계획은 사실 불가능한 미션일지도 모릅니다. 인간이 살아가기 위해서는 필요한 무언가를 생산해야 하고, 그 생활 활동에는 당연히 탄소가 동반되기 때문이죠. 탄소 배출을 그나마 최소한으로 만들려는 움직임이 지금까지 우리가 했던 것이라면, 이제는 최소한으로 줄여놓은 탄소조차 없애거나 필요한 소재로 바꾸는 기술이 병행되어야 진정한 우리의 목표에 도달하지 않을까요? CCUS 기술의 완성과 2050년 넷 제로를 달성할 그때를 기대해봅니다.

 

 

참고자료

KISTEP 한국과학기술기획평가원 <이산화탄소 활용기술>

과학기술정보통신부 <제18회 과학기술관계장관회의>
KOTRA 해외시장뉴스 <일론 머스크도 찾는 탄소포집(CCUS)기술이란?>