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[에너지 지식백과] 탄소배출편 ② 탄소 포집‧활용‧저장 기술

[에너지 지식백과] 탄소배출편 ② 탄소 포집‧활용‧저장 기술(carbon capture, utilization and storage)


탄소 포집‧활용‧저장 기술(CCUS)

[carbon capture, utilization and storage]

 

 

[한줄 정리] 화석연료 사용 과정에서 배출되는 탄소를 포집해 저장하거나 활용하는 기술, 화석연료로부터 나오는 탄소를 모아 저장하는 CCS(Carbon Capture & Storage)와 포집한 탄소를 유용하게 활용하는 CCU(Carbon Capture & Utilization)을 모두 포함하는 개념이다. 

 

아직 인류 문명의 주된 에너지원인 화석연료(석유, 석탄 등)은 사용 과정에서 이산화탄소를 배출한다. CCUS는 화석연료로부터 나오는 탄소를 모아 저장하거나 활용하는 방법으로 탄소중립에 기여하는 기술이다.

 

CCUS의 시작은 포집이다. 포집은 화석연료 연소 후 발생하는 배기가스에서 흡수제를 통해 탄소를 포집하는 ‘연소 후 포집’, 화석연료로 합성가스를 제조하는 공정에서 탄소를 포집하는 ‘연소 전 포집’ 그리고 연료 연소에 순수한 산소를 활용해 배기가스 성분 자체를 탄소와 수분으로 만드는 ‘순산소 연소’가 있다. 이중 가장 많이 사용되는 방법은 ‘연소 후 포집’이다. 

 

이렇게 포집한 탄소는 초임계(supercritical) 상태로 만든 후 폐유전․가스전, 심부염수층 등의 지하에 안전하게 저장한다. 물질이 액체나 기체, 어떤 상태든 취할 수 있을 때를 ‘임계상태’에 있다고 하는데, 임계상태보다 높은 압력이나 온도의 환경에 있는 물질을 ‘초임계 상태’에 있다고 한다.

 

초임계 상태의 물질은 일반적인 액체나 기체와 구분되는 특성을 지닌다. 물질의 상태 변화 없이도 약간의 압력과 온도 변화만으로 물리적인 성질이 크게 달라지며, 표면장력이 없어 확산이 매우 잘 된다. 따라서 초임계 상태의 물질은 다른 액체에 매우 쉽게 녹는다. 초임계 상태를 이용하지 않고 액체, 또는 기체 상태의 탄소를 1천 미터 이하 해저에 직접 분사하는 방법도 있으나 환경 문제로 선호되지 않는다.

 


[그림1] 포집한 탄소는 각종 전환을 통해 유용한 자원으로 거듭난다. 사진은 생물전환 개념도. 출처: 이산화탄소 포집・활용(CCU) 기술혁신 로드맵(안) 

 

최근에는 단순 저장을 넘어 포집된 탄소를 적극적으로 활용하는 기술이 연구 중이다. 주로 광물화, 생물전환, 화학전환 등 다양한 전환을 통해 연료, 건축자재 등으로 탈바꿈한다. 대표적인 사례가 ‘블루 수소’다. 블루수소는 천연가스를 고온·고압 수증기와 반응시키는 개질수소와 석유화학 공정에서 발생하는 부생수소를 뜻하는 그레이수소를 만드는 과정에서 발생한 이산화탄소를 포집·저장하여 탄소 배출을 줄인 수소를 말한다.

 

이러한 CCUS는 탄소절감뿐 아니라 경제적으로도 가치가 높아 현재 각국에서 해당 기술과 시장을 선점하기 위한 경쟁이 치열하다. 미국은 ‘45Q Tax Credit’ 프로그램을 통해 관련 시설에 세액공제 혜택을 제공하고, 일본 역시 ‘탄소 재활용 로드맵(2019)’을 구성했다. EU에선 의무사용 재생연료 범위에 CCU연료를 포함하도록 했다. CCU연료란 대기 중에서 포집한 탄소를 활용하여 만든 연료를 말한다. CCU 연료는 연소하더라도 대기 중에 새로운 탄소를 공급하지 않으므로, 즉 연소 과정 중 나온 탄소가 원래부터 대기 중에 있던 탄소이므로 대기 중 탄소 농도를 높이지 않는다.

 

국내에서는 지난 2021년 6월 관계부처 합동으로 이산화탄소 포집・활용(CCU) 기술혁신 로드맵(안)을 마련하고, 기술개발 지원 및 관련 제도 마련이 한창이다. 이를 보좌할 민관합동 K-CCUS 추진단 역시 지난 2021년 4월 발족됐다.

 


[그림2] CCU 기술 기반 탄소순환 미래사회 청사진. 탄소감축과 경제적 성장을 동시에 잡는 것이 목표다. 출처: 이산화탄소 포집・활용(CCU) 기술혁신 로드맵(안) 

 

 

[에너지 지식백과] 탄소배출편 

 

① 온실가스 배출권거래제

② 탄소 포집‧활용‧저장 기술(CCUS)

③ 탄소세

 

 

※ 참고

 

한국에너지정보문화재단 - 탄소중립 시대, 직장인이 꼭 알아야 할 정보 ⑤ CCUS

한국에너지기술연구원 - CCUS 심층 투자 분석 보고서

https://www.kier.re.kr/UploadFiles/tpp/energy/16366126893490.pdf 

관계부처 합동 - 이산화탄소 포집・활용(CCU) 기술혁신 로드맵(안)

https://www.korea.kr/common/download.do?fileId=195009538&tblKey=GMN 

출처 한국에너지정보문화재단

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