CCS란, 국내 연구와 개발, 세계적 기술 연구와 프로젝트, CCUS 기술

친환경 과학기술 CCU

CCS란

탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS)은 기후 변화 대응 전략 중 하나로, 그 핵심은 이산화탄소를 대기에서 제거하고 지구 내부에 안전하게 보관하는 것입니다. 이 기술은 지구 온난화의 주요 원인인 이산화탄소를 관리함으로써 기후 변화를 완화하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 기술은 크게 세 가지 단계로 이루어져 있습니다. 첫 번째로, 이산화탄소를 대기에서 포집하는 과정입니다. 이는 주로 대기오염이 심각한 공장이나 발전소에서 이루어집니다. 두 번째로, 이산화탄소를 안전하게 저장할 장소로 운반하는 과정입니다. 이 과정에서는 주로 파이프라인을 사용하여 이산화탄소를 운반합니다. 마지막으로, 이산화탄소를 지하에 안전하게 저장하는 과정입니다. 이 과정에서는 이산화탄소를 지하 암석층에 주입하고, 이를 모니터링하여 누출되지 않도록 관리합니다.

 

국내 연구와 개발

한국에서도 이 기술에 대한 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 한국에너지기술연구원은 이산화탄소의 포집, 운반, 그리고 저장에 관련된 기술 개발을 주도하고 있습니다. 이들은 이산화탄소의 감축 및 저장에 관한 다양한 연구 결과를 발표하며, 이 기술의 성능 향상과 비용 절감에 기여하고 있습니다. 또한, 한국전력기술은 에너지 효율과 환경 친화적인 기술 개발에 중점을 두고 있으며, 이 과정에서 이 기술의 발전에도 노력을 기울이고 있습니다. 그 외에도, 여러 대학에서도 이 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 더불어 2022년 11월 14일 GS칼텍스는 현대글로비스 본사에서 동서발전, 현대글로비스, 한화솔루션, 삼성물산, 남해화학, 린데코리아, GS에너지, GS건설과 함께 ‘CCUS 사업을 위한 기업 컨소시엄 협약’을 체결하였습니다. GS칼텍스는 이번 업무협약을 통해 참여기업의 CCUS 사업 범위를 정의하고 참여기업 간의 협력을 강화하는 내용 등 CCUS 사업의 모든 밸류체인을 확대해 나가기로 했습니다. 또한 2023년 11월 27일 GS칼텍스와 호주의 쉐브론은 One Team, One Goal 프로젝트를 시행함으로 세계 최대 규모의 CCS시설을 방문하여 최신 기술 및 운영 현장을 통해 국내 기술 도입의 필요성은 물론 국내외 사업모델 기획 및 이행방안을 위한 청사진을 마련할 수 있는 계기가 되었습니다.

 

세계적 기술 연구와 프로젝트

세계 각국에서도 이 기술에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있습니다. 노르웨이는 Longship(롱십) 대규모 프로젝트를 운영하고 있으며, 이 프로젝트들은 북해에 위치한 천연가스 생산 시설에서 이산화탄소를 포집하여 지하에 저장하고 있습니다. 캐나다의 'Weyburn-Midale' 프로젝트는 세계에서 가장 큰 프로젝트 중 하나로, 이 프로젝트는 이산화탄소를 지하에 안전하게 저장함으로써 매년 수백만 톤의 이산화탄소 배출을 줄이고 있습니다. 최근에는 스위스의 Climeworks와 같은 기업들이 대기 중의 이산화탄소를 직접 포집하는 기술을 개발하고 있습니다. 이는 기존의 이 기술이 대기에 배출되기 전의 이산화탄소를 포집하는 것과는 달리, 이미 대기에 배출된 이산화탄소를 포집하는 방식으로, 이 기술의 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 이처럼, 이 기술은 기후 변화에 대응하기 위한 중요한 도구로서 전 세계적으로 연구와 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 이 기술의 성공적인 상용화는 우리가 지구 온난화와 같은 기후 변화 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

 

CCUS 기술

이산화탄소를 포집, 저장하는 ‘CCS’와 이산화탄소를 포집, 활용하는 ‘CCU’ 두 기술이 합쳐진 것입니다. 대기 중에 방출되는 이산화탄소를 포집하고, 저장하여, 활용까지 하는 기술입니다. CCS가 이산화탄소를 포집해 별도의 안정한 장소를 만들어 저장하는 기술인데 이 저장하기 위한 조건이 매우 제한적이고 위험성이 있다는 한계가 있습니다. 매우 깊은 지하에 저장하는 것이 주로 이용하는 방법인데 이는 지진등 자연재해에 노출될 경우 유출의 위험성이 있기 때문에 이를 보완하기 위해 CCUS 기술이 생겨나게 되었습니다. 즉, 포집한 탄소를 활용 함으로써 저장 장소에 대한 문제점과 안정성을 해결한 것입니다. 그러면 CCUS는 어떤 방식으로 이산화탄소를 포집하고, 저장하고 활용하는 것인지 알아보겠습니다. 이산화탄소의 포집은 연소 전, 연소 중, 연소 후 포집의 3가지 단계로 이루어집니다. 그중 가장 많이 사용하는 방식은 연소 공정 후 배출된 가스 상태에서 습식 또는 건식 흡착제를 이용하는 ‘연소 후 포집 방식’입니다. 이외에도 흡수법, 분리막법, 심냉법 등 배기가스의 성분들에 따라 최적화된 용매를 적용하는 등 개발이 이루어지고 있습니다. 포집된 탄소는 화학 전환, 광물화 등 다양한 전환을 통해 다시 활용되게 됩니다. 광물화 기술을 활용해 탄소를 탄산칼슘으로 전환한 후 친환경 건축자재의 원료로 활용하거나, 화학적 기술로 경질탄산칼슘(pcc)으로 바꾸어 제지 생산 공정의 도포제 등의 높은 부가가치 상품으로 활용하기도 합니다. 그리고 남은 이산화탄소는 다시 대기 중으로 방출되지 않도록 기존 CCS 기술에서 쓰인 저장방식으로 안전하게 저장합니다.