탄소중립에 대한 국제적 관심이 뜨거운 가운데, 온실가스인 이산화탄소를 포집‧저장‧활용하는 CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage) 기술이 주목되고 있다. 전 세계 대부분 국가가 기후 위기에 공감하여 2050 탄소중립 실현을 목표로 기후 동맹에 가입했고, 우리나라 또한 2020년 12월 ‘2050년 탄소중립’을 선언했다.
주요 선진국은 온실가스 배출권 거래제 확대, 탄소세 부과, 탄소 국경세 등 다양한 정책을 통해 저탄소·친환경 경제구조로 전환을 유도하고 있다. 이러한 탄소중립의 궁극적 실현을 위해서는 공기 중에 배출된 CO2를 흡수하여 처리가 요구되며, 국내에서도 이와 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다.
CCUS, 지속적 연구로 상용화 기대감 높아져
CCUS 기술은 이산화탄소를 포집·저장하는 CCS(Carbon Capture, Storage) 기술과, 포집하여 활용까지 수행하는 CCU(Carbon Capture, Utilization) 기술을 모두 포함하는 개념이다. CCUS는 미국 발베르데 천연가스 발전소(Val Verde Natural Gas Power Plant)에서 1972년 최초로 활용되기 시작했다. 이후 약 50년 동안의 지속적인 연구 끝에, 최근에는 상용화 단계까지 근접한 것으로 파악되고 있다. 우리나라는 2008년 기후변화 대응 국가연구개발 중장기 마스터플랜, 2010년 CCS 추진계획. 2014~2015년 기후변화 핵심기술 개발전략 등 기후변화 대응 연구 개발계획 및 추진전략을 바탕으로, CCUS 기초·원천연구를 수행하고 있다.
CCUS 기술은 탄소 사용량 및 배출량이 높은 석유화학, 철강 산업 등에서 적용방안이 활발하게 모색되고 있다. 최근에는 연구 결과를 토대로 다양한 실증 연구도 추진되고 있다. 한국전력공사, 포항산업과학기술원 등 관련 공공기관들은 주요 배출원인 발전과 철강 분야를 중심으로 단계적 연구를 통해 10MW급 시험(파일럿) 플랜트 연구까지 수행하고 있다. 특히 연소 후 습식·건식 기술에서 글로벌 경쟁력을 확보하기 위해 기술 최적화, 장기 운전 등 지속적인 연구가 수행되고 있다.
국내 이산화탄소 저장용량, 7.3억 톤 달해
이산화탄소의 저장을 위해서는 저장소 구조와 함께 저장할 수 있는 용량에 대한 파악이 요구된다. 국내에서도 다양한 관련 전문기관을 중심으로 이산화탄소 저장 용량 관련 연구가 활발히 수행되고 있다. 산업통상자원부와 해양수산부는 2021년 11월 3일 국내 해양 이산화탄소 저장소 유망구조 및 저장 가능 용량 평가에 대한 결과를 발표했다, 한국지질자원연구원, 한국석유공사, 해양과학기술원, 공주대학교 등 국내 전문기관이 대거 참여한 합동연구단은 올해 4월 구성되어, 약 6개월 동안 평가 연구를 진행했다.
연구단은 미국 에너지부 기준을 참고하여 저장소 규모, 자료 수준, 신뢰도, 평가 목적 등을 고려한 4단계 기술적 평가기준 체계를 마련했다. 이 중 저장 가능성이 확인된 ‘3단계 유망구조 규모 평가’를 국내 평가 기준으로 제시했으며, 저장 가능 규모와, 외교적 관계, 경제성·수용성·안전성 등 사업 추진 조건을 고려한 평가 체계를 수립했다.
기술성 및 사업추진 여건을 고려한 종합 평가 결과, 국내 이산화탄소 저장 유망 구조는 약 7.3억 톤 규모로 파악된다. 7.3억 톤은 2015년 추정한 6억 톤보다 1.3억 톤을 상회하는 규모로, 연간 2,400만 톤의 이산화탄소를 30년 동안 저장 용량에 달한다. 추가 탐사 및 시추 등 기술개발이 성공적으로 진행된다면, 추후 최대 11억 6천 톤 가량을 저장할 수 있는 잠재성을 가진 것으로 판단하고 있다.
한편, 탄소 활용에 집중하는 CCU(Carbon Capture, Utilization) 기술 분야에서도 다양한 연구가 수행되고 있다. 신재생에너지와 연계 및 활용, 친환경 자원순환 측면 등에서 잠재력이 높은 탄소중립 수단으로 주목받고 있다. 국내에서도 정부 산하 관계부처들이 2021년 6월 ‘이산화탄소 포집‧활용 기술혁신 로드맵’을 발표하는 등 향후 방향성 마련과 함께 연구개발을 적극 추진하고 있다.
탈탄소‧친환경 정책 강화를 통한 발전방안 마련해야
CCUS 분야는 아직 극복해야 할 다양한 과제들이 남아 있다. CCUS 기술은 일부 기술을 제외하면 기술‧경제적 측면에서 성숙 단계에 이르지 못하고 있다. CCUS는 단계별 기술들을 결합해 운용되기에 탄소 배출원, 지리적 특성 등 환경조건에 따라 필요한 기술들이 상이하기 때문으로 판단된다. 이산화탄소를 활용하고자 하는 CCU 분야는 지속 성장이 기대되고 있으나, 아직은 이렇다 할 시장을 형성하지는 못한 단계이다.
CCUS 기술 개발에 대한 불균형을 해소하고, 시장에서 범용성을 갖추기 위해서는 범국가적인 정책적 지원이 우선되어야 할 것으로 판단된다. 탄소 중심 산업에서 탈피하여 친환경 정책에 대한 대대적인 강화가 필요하다. EU와 미국 등 주요 선진국들도 관련 정책 및 제도를 마련함으로써 CCUS 기술을 적극 지원하고 있다.