탄소 포집 및 저장(CCS)

 

기후 변화와 탄소 중립(Net-Zero)은 현대 사회가 직면한 가장 큰 도전 과제 중 하나입니다. 이 과정에서 "탄소 포집 및 저장(CCS, Carbon Capture and Storage)" 기술은 산업계와 정책 입안자들 사이에서 주목받고 있습니다. 이번 글에서는 CCS 기술의 정의부터 최신 기술 동향, 그리고 국내외 적용 사례까지 자세히 알아보겠습니다.

 

탄소 포집 및 저장(CCS)란 무엇인가요?

CCS는 대기 중으로 방출되기 전의 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 이를 안전하게 저장하거나 활용하는 기술입니다. 주로 화석 연료 발전소나 산업 공정에서 배출되는 CO₂를 대상으로 하며, 포집된 이산화탄소는 지하 암반층 등 안정적인 저장 공간에 주입됩니다.

CCS는 크게 세 가지 단계로 나뉩니다.

1. 탄소 포집(Carbon Capture): CO₂를 배출원에서 분리하는 단계로, 흡수·흡착 기술, 막 분리 기술, 냉각법 등이 사용됩니다.
2. 탄소 수송(Carbon Transportation): 포집된 CO₂를 파이프라인이나 선박으로 이동시키는 단계입니다.
3. 탄소 저장(Carbon Storage): 포집된 CO₂를 지하 암반층, 폐유전, 또는 소금층에 영구적으로 저장합니다.

 

CCS 기술의 최신 트렌드

CCS는 기술적, 경제적 한계에도 불구하고 빠르게 발전하고 있습니다. 최근 몇 년간 주목받고 있는 CCS 기술 트렌드는 다음과 같습니다.

 

1. 직접 공기 포집(Direct Air Capture, DAC)

기존에는 발전소와 같은 대규모 배출원에서 CO₂를 포집하는 기술이 주를 이루었지만, 최근에는 대기 중에서 CO₂를 직접 포집하는 DAC 기술이 부상하고 있습니다.

• DAC 기술은 농도 낮은 CO₂를 포집하는 데 비용이 많이 들지만, 탄소 중립을 위해 중요한 역할을 할 것으로 평가됩니다.
• 대표적인 기업으로는 스위스의 Climeworks와 캐나다의 Carbon Engineering이 있습니다.

 

2. CCUS: 포집된 탄소의 활용

CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage)는 포집된 CO₂를 단순히 저장하는 데 그치지 않고, 이를 활용하는 기술입니다.

• 활용 사례: 포집된 CO₂로 합성연료를 제조하거나, 건설용 재료(탄산염)로 전환합니다.
• 최근에는 CO₂를 사용한 플라스틱, 화학제품 등 고부가가치 상품 개발도 활발히 이루어지고 있습니다.

 

3. 저비용 CCS 기술 개발

기술의 상용화를 위해 포집 및 저장 비용을 낮추는 연구가 계속되고 있습니다.

• 흡수제 및 흡착제 개선: CO₂를 더 효율적으로 포집할 수 있는 신소재 개발이 활발히 진행 중입니다.
• 모듈형 CCS 시스템: 설치 및 운영 비용을 절감하기 위한 소형화, 모듈화된 CCS 기술도 주목받고 있습니다.

 

4. 지역 맞춤형 저장 솔루션

CO₂를 안전하게 저장할 수 있는 지질학적 조건이 지역마다 다릅니다. 따라서 각 지역의 조건에 맞는 저장 기술 개발이 중요한 과제로 떠오르고 있습니다.

• 예를 들어, 북해 지역은 폐유전이 풍부해 CO₂ 저장에 유리하며, 미국은 염수층을 활용한 저장이 활발히 연구되고 있습니다.

 

CCS 기술의 적용 사례

CCS는 전 세계적으로 다양한 산업에 적용되고 있으며, 성공적인 사례가 점차 늘어나고 있습니다.

 

1. 노르웨이 - Sleipner 프로젝트

1996년에 시작된 Sleipner 프로젝트는 세계 최초의 상용 CCS 프로젝트로 꼽힙니다. 노르웨이 북해 유전에 CO₂를 주입하여 매년 약 100만 톤의 CO₂를 저장하고 있습니다.

 

2. 미국 - Petra Nova 프로젝트

미국 텍사스에 위치한 Petra Nova 프로젝트는 세계 최대 규모의 CCS 설비 중 하나입니다. 이 프로젝트는 석탄화력발전소에서 포집된 CO₂를 인근 유전에 주입하여 석유 생산을 촉진하는 데 사용합니다.

 

3. 한국 - 포스코와 한국전력의 CCS 연구

국내에서도 탄소중립 목표 달성을 위해 CCS 기술 개발이 활발히 진행 중입니다. 포스코와 한국전력은 철강 및 발전 산업의 탄소 배출을 줄이기 위해 CCS 기술 상용화를 목표로 연구를 이어가고 있습니다.

 

 

CCS 기술이 직면한 과제

CCS는 기후 변화 대응에 중요한 기술이지만, 여전히 여러 도전 과제가 존재합니다.

• 비용 문제: 현재 CCS 기술은 비용이 높아 상용화에 어려움이 있습니다.
• 기술 안전성: CO₂를 저장하는 동안의 누출 위험을 완전히 제거하는 것이 중요합니다.
• 정책 및 인센티브 부족: CCS 기술을 지원하기 위한 정부의 정책 및 규제 개선이 필요합니다.

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탄소 포집 및 저장(CCS)은 기후 위기 해결을 위한 필수 기술로 평가받고 있습니다. 특히, DAC와 CCUS와 같은 새로운 접근 방식은 CCS의 한계를 극복하며 더 큰 가능성을 열어가고 있습니다. 정부와 산업계의 적극적인 지원이 이루어진다면, CCS 기술은 탄소중립 시대를 여는 핵심적인 열쇠가 될 것입니다.