Text. 박영화
국제에너지기구(IEA)는 ‘CCUS 기술 없이는 온실가스 배출량 제로에 도달하는 것이 불가능하다’라고 전망했다. CCUS 기술이 탄소중립 실현을 위한 핵심 수단으로 부상하고 있다.
Carbon Capture, Utilization&Storage. 단어 그대로 대기 중에 있는 이산화탄소뿐만 아니라 산업 공정에서 발생하는 이산화탄소를 ‘포집’해 ‘활용’하거나 ‘저장’하는 기술이다.
CCUS는 CCS와 CCU를 모두 포괄하는 개념인데, CCS는 이산화탄소를 포집·저장하는 기술로 포집한 온실가스(이산화탄소)를 지하 저층에 영구적으로 격리하는 기술이고, CCU는 이산화탄소를 포집하여 활용까지 수행하는 기술을 말한다. 즉, 이산화탄소를 버리지 않고 다시 활용하여 고부가적 가치로 전환시키는 것이다.
CCUS 기술은 크게 3단계로 나뉜다. 첫 번째 포집 과정은 석탄 및 천연가스, 화력발전소, 제철소, 시멘트 또는 정유 공장 등 대규모 산업단지에서 발생하는 수많은 불순물 중, 이산화탄소만을 선택적으로 분리하는 단계다.
두 번째는 압축 및 운반이다. 고온의 스팀가열기로 분리한 이산화탄소를 액체로 만들 수 있다. 이렇게 액체로 만들어진 이산화탄소는 파이프라인, 트럭, 선박 등 이동수단을 통해 운반된다.
마지막으로 운반된 이산화탄소는 저장되거나 활용된다. 활용 과정을 거치게 되는 경우에는 이산화탄소를 화학전환, 생물전환 또는 광물화 과정을 거쳐 전환하고 연료, 화학제품, 건설 소재 등의 제품으로 활용한다. 저장 과정을 거치게 되는 경우에는 이산화탄소를 심해 지반과 같은 깊은 지하 퇴적층에 저장한다.
저장은 단순히 온실가스를 줄인다는 의미지만, 활용 및 판매 단계는 탄소중립을 실현한다는 의미뿐만 아니라 기술이 개발만 된다면 막대한 이익이 발생되기 때문에 많은 기업에서 연구를 진행하는 것이다.
CCUS는 다양한 분야에서 활용된다. 먼저 CCUS 기술을 활용해 이산화탄소를 블루수소로 만들 수 있다. 블루수소는 그레이수소, 브라운수소에 비해 친환경적이며, 탄소배출량이 적은 그린수소에 비해 경제적이라는 장점이 있다. 즉, 블루수소는 그린수소라는 궁극적인 목표를 이루기 전, 수소 경제사회 인프라 건설에 필요한 합리적 비용의 수소인 것이다.
두 번째 생물 전환 활용방법이다. CCU를 활용하여 이산화탄소를 생물학적으로 고정하여 미세조류 바이오매스를 생산하고 이를 바이오연료, 바이오소재 등으로 제품화할 수 있다.
*수소는 생산방식에 따라 그린, 블루, 그레이, 브라운수소로 구분되며, 그린→블루→그레이→브라운수소 순으로 탄소배출량이 많다.
*미세조류란 담수, 해양계에 서식하는 단세포 광합성 생물의 통칭
세계 각국의 정부와 기업은 오래 전부터 CCUS 기술에 투자하고 개발을 위해 노력해왔다. 최근 상용화 단계까지 근접하면서 탄소중립 시대를 리드할 기술로 다시 주목받고 있는 것이다.
미국, 영국, 독일 등 주요국은 탄소중립을 위한 장기전략에 CCS 기술과 함께 CCU 기술을 탈탄소 주요 수단으로 제시하고 있다. 이에 CCU 산업 육성을 위한 제도적 지원방안을 마련함과 동시에 CCU 기술개발 투자를 지속 확대 중이다. 특히 미국의 바이든 대통령은 기후변화 대응의 핵심 방안으로 CCS를 말하며, 1조 달러 규모의 인프라 법안을 가결했다. 해당 법안은 대기 중 이산화탄소를 흡입하는 직접공기포집 시설 개발과 포집한 이산화탄소를 옮기는 파이프라인 및 이산화탄소 저장을 위한 장소 개발이 포함되어 있다.
한국지역난방공사는 2050 탄소중립 달성을 위한 ‘CCUS R&D 중장기 로드맵’에 따라 다양한 노력을 펼치고 있다. 현재 도심발전소 현장에 콤팩트한 이산화탄소 포집(분리막)과 이를 활용한 자원화 기술(광물화, 미세조류)을 통해 다양한 고가물질(건강식품, 건자재 등)을 생산하는 친환경 실증설비(0.1MW급)를 운영 중이다. 오는 2023년까지 1MW급 도심형 콤팩트 CCUS 실증을 추진할 예정이다.
특히 무탄소 열원 개체와 CCUS 기술 적용을 통해 2050년 한난 전체 온실가스 배출량의 83%를 감축해 탄소중립 실현에 앞장선다는 목표를 설정했으며, CCUS 적용 지사 전체 배출 이산화탄소의 81%에 해당하는 약 790천 톤의 이산화탄소를 CCUS 기술 적용을 통해 감축할 계획이다.