탄소 감축기술 시리즈

탄소중립에 대한 이해관계자들의 요구사항은 점점 단순한 감축계획 공시를 넘어서, 실제 감축기술을 통한 감축성과 도출로까지 강화되고 있습니다.

이에 엔츠는 온실가스 감축과 탄소중립 달성을 위한 주요 기술들을 소개하는 시리즈 연재를 시작하려합니다.

시리즈에서는 ①국가 단위 대규모 감축 기술과 ②현재 연구 중이거나 테스트 중인 향후 상용화가 가능한 감축기술, 그리고 ③현 시점, 글로벌 선도기업 감축수단 및 탄소중립 로드맵에 있는 주요 기술들을 소개하며, 기술의 개념부터 글로벌 도입환경, 도입 시 비용대비 감축량 등 개괄적인 정보를 담을 예정입니다.

① CCS(Carbon Capture & Storage)

시리즈의 첫 번째로 소개할 기술은 글로벌 탄소중립 달성의 핵심 중에 핵심으로 꼽히는 탄소 포집 · 저장 기술(CCS)입니다.

1. CCS란?

CCS(Carbon Capture & Storage)란 탄소를 포집하여 영구적으로 저장하는 기술을 의미합니다. 기후변화가 모두가 함께 해결해 나가야 할 ‘책임의 문제’가 되어감에 따라 위기 극복을 위한 국제사회의 노력도 더욱 가속화되고 있습니다. 기후변화 대응 방안 중 하나로, 이산화탄소를 포집하여 저장하는 CCS(Carbon Capture & Storage) 기술에 대한 중요도가 커지고 있습니다.

CCS란 대표적 온실가스인 CO₂를 대기 중으로 대량 배출하는 산업시설로부터 CO₂를 포집한 후 압축·수송 과정을 거쳐 육상 또는 해양 지하저장소에 안전하게 저장하는 일련의 과정 및 기술을 의미합니다.

CCS는 크게 4가지 단계 (포집/운송/터미널/영구저장)으로 구성됩니다(Figure 1).

Figure 1. CCS Value-chain (출처: Northern Lights JV)

EU(유럽연합)의 기후변화 대응 장기 전략에 따르면, CCS는 특히 에너지 집약적 산업 부문에서 필요하며, 엔츠 뉴스레터 Vol.8에서 다룬 아티클인 청정수소인증제에서 “블루수소”를 만드는 데 필수적인 기술입니다. CCS는 전체 온실가스의 70% 이상을 차지하는 이산화탄소를 감축할 수 있는 직접적・현실적 대안으로 평가되고 있는데요.

화석연료에 대한 의존도를 급격하게 낮추지 않으면서 온실가스 감축을 동시에 해결해야 하는 딜레마를 풀어줄 수 있는 기술이자, 탄소중립을 향해 가는 과정에서 현실적으로 반드시 필요한 대안책으로 큰 주목을 받고 있습니다.

2. 글로벌 CCS 동향

(1) 국내

우리나라는 국가 탄소중립 · 녹색성장 기본계획에 따라 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage)를 통한 2030년 감축목표를 기존 1040만 톤에서 1120만 톤으로 80만 톤 확대했으며, 2030년까지 누적으로는 1680만 톤을 감축해야 하는 상황이라 CCUS 기술 개발과 사업 추진이 시급한 과제입니다.

현재 국내에서 진행 예정인 CCS 사업으로는 ‘동해가스전 활용 이산화탄소 포집·저장(CCS) 실증사업’(산업부 주관, 해수부 협조)으로 울산·부산에서 포집한 이산화탄소를 허브 터미널에서 압축·액화한 후 해저 파이프를 통해 동해 폐가스전 고갈 저류 층에 주입·저장하는 사업입니다. 이는 울산지역 산업단지 내 수소생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집·저장하는 블루수소 생산사업과 연계된 국내 최초 상용 규모의 CCS사업으로 2028년 운영을 목표로 하고 있습니다.

(2) EU

EU는 2030년까지 총 380억 유로를 지원하는 Innovation Fund 운용를 통해 11개의 CCS 프로젝트를 지원했습니다. 2021년에 4개, 2022년에 7개의 CCS 프로젝트를 선정했으며, 벨기에, 독일, 프랑스, 스웨덴, 아이슬란드, 불가리아, 폴란드, 핀란드 등 다양한 국가의 프로젝트들이 선정되었습니다.

Innovation 펀드 지원을 통해 불가리아, 폴란드, 핀란드가 CCS 시장에 신규 진입하여 불가리아 ANRAV 프로젝트로 시멘트 제조시설 CO2를 흑해 연안에 저장했으며, 폴란드는 GO4ECOPLANET 프로젝트로 저탄소 시멘트 제품생산 과정에서 배출되는 CO2를 포집 및 저장했습니다.

또한 덴마크와 벨기에는 Kairos@C 프로젝트 수행을 통해 국경통과 CCS(cross border CCS) 협약을 체결하여 벨기에 앤트워프항 인근 산업단지에서 배출하는 연 142만 톤의 CO2를 북해에 저장하기로 협의했습니다.

(3) 미국

2021년 미국은 Infrastructure Investment and Jobs Act(IIJA)를 제정하여 향후 5년 동안 CCS 분야에 120억(USD) 이상 지원을 약속했습니다. 이 법안은 CCUS R&D 실증, CO2 운송 및 저장 인프라 구축, 탄소 활용 시장 개발, DAC(Direct Air Capture, 직접공기포집) 기술 경쟁에 대한 자금지원을 포함하고 있습니다.

현재 미국은 포집된 CO2의 90% 이상을 EOR(Enhanced Oil Recovery, 석유회수증진) 기법으로 처리하고 있으나, 신규 프로젝트가 진행됨에 따라 2030년에는 심부염수층 및 고갈 유가스전 저장용량을 약 8,300만 톤으로 증가하여 전체 저장용량 중 60%를 해당 방식으로 처리할 것으로 전망되고 있습니다.

3. CCS 도입에 따른 이산화탄소 톤당 저장비용

현재 진행되는 프로젝트의 이산화탄소 톤당 저장비용은 적게는 22$/tCO2에서 많게는 253$/tCO2로 확인됩니다. 일반적으로 육상저장인지, 해상저장인지에 따라 비용은 차이가 나는데요, 육상저장은 35145$/tCO2, 해상저장은 90240$/tCO2로 해상저장이 육상저장에 비해 저장비용이 높습니다.

추가로 IEA(2021) 분석결과, 업종별/포집방법별 톤당 포집비용은 직접 공기포집(DAC)이 가장 비쌌으며, 석탄발전, 시멘트, 제철, 철강 산업이 타 산업에 비해 CO2 포집에 더 많은 비용이 소요되는 것으로 확인되었습니다.

Figure 2. CCUS cost component varaiation (출처: WoodMackenzie)