에디터주 : 갈수록 심해지는 이상기후 현상의 주범, 수많은 기업과 정부의 미래 계획을 좌지우지하는 권력자. 바로 탄소(Carbon, C)입니다. 탄소는 지구온난화 현상을 일으켜 기후위기를 일으키는 핵심 물질이기 때문에 전 세계는 탄소 배출을 줄이기 위해 고군분투 중입니다. 기본적으로 배출되는 탄소 자체를 줄이는 것이 급선무지만 이미 배출된 탄소를 잡아서 가두는(?) 것도 탄소를 줄이는 방법 중 하나입니다(기술적으로 훨씬 어렵습니다). 이번 콘텐츠에서는 탄소를 포집하고 저장하는 기술이 얼마나 발전했는지 살펴보고 한양은 탄소 포집과 저장을 위해 어떤 노력을 하고 있는지 알아봅니다. 

탄소 배출 많은 산업에서 탈탄소화를 구현할 CCUS(CCS+CCU) 기술 

지구 온난화의 대표 물질인 이산화탄소는 공장을 가동하는 산업 활동에서 많이 배출됩니다. 지구온난화를 늦추기 위해선 탄소 배출을 줄이는 것도 필요하지만, 배출된 탄소를 포집해 영구히 격리시킬 수 있어야 하는데요. 이 기술이 바로 탄소 포집 및 활용, 저장기술(Carbon Capture, Utilization and Storage/ CCUS) 입니다. (CCUS는 이산화탄소를 포집해 다른 분야에 활용하거나(CCU), 지하나 바다에 저장(CCS)하는 기술을 모두 지칭하는 말이므로 상황에 따라 CCU와 CCS로 구분되어 사용되기도 합니다.)

CCUS 기술은 갈수록 그 필요성이 높아지면서 전 세계적으로 다양한 연구와 상용화 프로젝트가 진행 중이며, 프로젝트 규모도 커지고 있습니다. 2020년 기준 전 세계에서 처리 용량 기준으로 4천만 톤 규모의 CCUS 사업이 진행되고 있습니다. (포집과 저장만을 목적으로 하는 순수한 의미의 CCS 사업은 1천만 톤 규모) 4천만 톤은 아직 전 세계 온실가스 배출량의 0.1%에 불과한 양이긴 하지만 1972년 이후 연평균 9.9%씩 증가하는 추세라는 점에서 의미가 있습니다. 

CCUS 기술의 근간이 되는 탄소포집 장치는 이산화탄소 배출 농도가 높은 천연가스 가공시설에 주로 설치됐지만 앞으로는 화력 발전, 수소 생산, 화학제품 생산, 시멘트 등에서도 큰 폭으로 늘어날 것으로 전망됩니다.

2050 탄소중립 달성에 핵심 역할 담당할 ‘직접공기포집(DAC) 기술’ 

이처럼 활발한 투자와 연구가 이루어지고 있는 CCUS 분야에서 최근 주목받고 있는 기술이 있으니, 바로 “직접공기포집(Direct Air Capture, DAC)”입니다. DAC 기술은 대기 중 함유된 이산화탄소를 진공으로 빨아들여 농축 이산화탄소를 생산하는 기술로, 포집된 이산화탄소는 영구 저장(매립)하거나 음료나 건자재 등 다양한 제품의 원료로 활용할 수 있게 됩니다. 

기존 CCUS 장치가 탄소가 배출되는 공장 굴뚝이나 발전소 내에 설치되는 반면 DAC 장치는 여러 장소에 설치할 수 있는데요. 이 같은 폭넓은 활용 가능성 덕분에 DAC 기술은 아직 개발 초기 단계임에도 불구하고 향후 탄소 중립을 달성하는 데 핵심 역할을 담당할 중요한 기술로 꼽히고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)는 2021년 발간한 ‘2050 넷제로 배출 보고서’에서 DAC 기술이 2050년까지 빠르게 확대될 것으로 전망했습니다.

DAC 기술 연구 및 개발 사례 

현재 DAC 기술은 주로 북미, 유럽 지역에서 상용화 되어 있습니다. 대표적인 민간 기업들로는 캐나다의 ‘카본 엔지니어링(Carbon Engineering)’과 ‘클라임웍스(Climeworks)’가 있습니다.

- 카본 엔지니어링 (Carbon Engineering)

세계 최대 DAC 시설을 운영 중인 카본 엔지니어링은 수산화용액을 이용해 대기 중 이산화탄소를 분리합니다. 걸러낸 이산화탄소는 탄화수소 연료, 디젤, 휘발유, 제트연료 등 다양한 형태의 액체연료로 전환됩니다. 빌게이츠를 비롯한 다국적 에너지기업들로부터 대규모 투자를 받은 카본엔지니어링은 2024년 미국 텍사스주와 영국 스코틀랜드에 연간 100만 톤의 탄소를 포집할 DAC 플랜트를 건설할 계획입니다. 

카본 엔지니어링의 탄소 포집 시설 (사진=카본 엔지니어링)

- 클라임웍스 (Climeworks) 

스위스의 스타트업인 클라임웍스는 아이슬란드에 세계 최대 DAC 플랜트인 ‘오르카(Orca)’를 운영 중입니다. 세계 유일의 상업용 DAC 플랜트이기도 한 오르카는 흡착 성분이 들어간 필터를 이용해 연간 4천 톤 규모의 이산화탄소를 빨아들여 저장합니다. 오르카 외에도 유럽 전역에 15개 DAC 플랜트를 운영하는 클라임웍스는 2022년 한 해동안 20만 톤의 이산화탄소를 포집해 세계 최초로 ‘탄소제거 크레딧*’을 제공했습니다. 

*탄소제거 크레딧 : 직접 공기포집(DAC) 기술이나 바이오에너지-탄소포집저장(BECCS) 기술 등을 통해 대기 중 탄소 농도를 낮춘 실적을 쌓아 획득한 점수. 

클라임웍스의 세계 최대 DAC 플랜트 ‘오르카(Orca)’

글로벌 국가들의 탄소 포집 및 저장/활용 기술 지원 현황

글로벌 국가들의 CCUS 기술 지원 현황은 어떨까요?  

미국은 바이든 대통령이 2021년 취임과 동시에 파리기후협정에 다시 가입하고 2050년 탄소중립을 목표로 청정 에너지 및 저탄소 관련 사업, 인프라 구축에 2조 달러를 지원할 계획을 밝혔습니다. 또한 인플레이션감축법(IRA)을 통해 CCUS 설비 설치 등 관련 사업에 대한 세액공제 지원을 강화했는데요. CCS의 경우 탄소 1톤당 85달러의 인센티브를 제공합니다.

캐나다도 CCS 투자비 가운데 50%에 대해 세금을 공제하고, 직접탄소포집(DAC)은 투자비의 60%까지 같은 혜택을 제공하고 있습니다. 유럽연합(EU)도 ‘Green Deal' 정책을 통해 CCUS 기술개발을 지원하고 있는데요. 탄소중립산업법(NZIA)을 통해 CCUS 관련 산업을 유치하고 인허가 단축 등을 지원할 계획입니다. 

우리 정부는 대규모 CCUS 설비를 구축하고 실증 모델을 개발해 탄소포집 기술 지원을 약속했는데요. 과학기술정보통신부는 2023년 3월 '직접 공기 포집(DAC) 기술’과 '디지털 기반 기후변화 예측·피해 최소화 사업'에 총 544억6,000만원을 지원한다고 밝혔습니다. 사업별로는 'DAC 원천기술 개발'과 '공기 중 이산화탄소 동시 포집·전환(RCC) 원천기술 개발'에 2025년까지 3년간 총 197억원의 연구개발비가 지원돼 기술 개발을 지원할 계획입니다. 

상용화를 위해선 지속적인 연구와 투자가 필요한 CCUS 기술     

CCUS 기술은 탄소배출량 감축이 어려운 사업 분야에서 잠재적으로 탄소를 제거할 수 있는 방법으로 각광받고 있습니다. 하지만 시장이 아직 초기 형성 단계에 있어 상용화에 이르기에는 더 많은 연구와 투자가 진행되어야 합니다. 

앞으로 탄소 포집·저장·활용 기술을 상용화하고 경제성을 확보하려면 대규모 실증 사업 및 프로젝트의 확대 및 정책 지원이 필요한데요. ‘직접공기포집(DAC)’ 기술과 같은 새로운 기술들이 조기에 자리잡고 사업이 확대되도록 지속적인 관심과 응원이 필요합니다. 한양도 전라남도 여수에 이산화탄소 포집·반출 터미널을 구축해 탄소 저감을 위한 솔루션을 제공하는 밸류체인을 조성하고 있는 만큼, 적극적인 연구와 투자를 통해 탄소중립 달성에 기여하겠습니다.