안녕하세요. CCUS, CCS, 탄소포집기술에 대해 알아보고 왜 필요한지 그리고 경제성은 있는 기술인지 확인해보도록 하겠습니다. 탄소포집기술에 대해 궁금한 부분이 있다면 참고하시면 좋을 것 같습니다.
다음은 글의 목차입니다.
- CCUS, CCS, 탄소포집기술이란?
- CCUS, CCS, 탄소포집기술의 종류와 원리
- CCS, CCUS 기술의 필요성과 상용화
- CCS, CCUS 의 과정 이해 (포집기술, 저장기술)
- 탄소포집 관련 해결과제
- CCS, CCUS의 주요 프로젝트 소개
- CCS, CCUS 기술의 개발 동향
- 탄소배출권과 CCUS의 관계
- CCS, CCUS, 탄소포집기술의 경제성
CCUS, CCS, 탄소포집기술이란?
CCUS는 Carbon Capture Utilization and Storage의 약자로, 공기 중에 배출되는 이산화탄소(CO2)를 포집(Capture)하여 활용(Utilization) 또는 저장(Storage)하는 기술입니다. CCS는 Carbon Capture and Storage의 약자로, 이산화탄소를 포집하여 지하나 해저에 저장하는 기술입니다. CCU는 Carbon Capture and Utilization의 약자로, 이산화탄소를 포집하여 에틸렌, 메탄올, 에탄올, 건축자재 등으로 전환하여 재활용하는 기술입니다. CCUS는 CCS와 CCU를 모두 포함하는 개념입니다.
이러한 기술들은 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소의 배출을 줄이고, 온실가스 감축 목표를 달성하기 위해 필요한 기술입니다. 특히, 화석연료를 사용하는 발전소나 산업에서 발생하는 대량의 이산화탄소를 처리할 수 있는 유일한 방법이라고 할 수 있습니다.
CCUS, CCS, 탄소포집기술의 종류와 원리
CCUS, CCS, 탄소포집기술은 크게 포집, 수송, 저장, 활용의 네 가지 과정으로 구분할 수 있습니다. 포집은 이산화탄소를 배출원에서 분리하는 과정이고, 수송은 포집된 이산화탄소를 파이프라인이나 선박 등을 통해 저장소나 활용처로 운반하는 과정입니다. 저장은 이산화탄소를 지하나 해저에 안전하게 주입하고 모니터링하는 과정이고, 활용은 이산화탄소를 화학제품이나 연료, 건축자재 등으로 전환하거나 식물재배나 유전자공학 등에 사용하는 과정입니다.
포집 기술은 연소 후 포집 기술, 연소 전 포집 기술, 순산소 연소 포집 기술 등 세 가지로 나눌 수 있습니다. 연소 후 포집 기술은 배기가스에 포함된 이산화탄소를 흡수제나 흡착제를 이용하여 분리하는 기술입니다. 연소 전 포집 기술은 천연가스의 개질반응을 이용하여 이산화탄소와 수소로 분리한 후 이산화탄소만 포집하는 기술입니다. 순산소 연소 포집 기술은 질소 성분을 제외한 순도 95% 이상의 산소와 재순환된 배기가스를 사용하여 미분탄을 연소시킨 후 이산화탄소와 물로 이루어진 배기가스에서 이산화탄소를 포집하는 기술입니다.
저장 기술은 이산화탄소를 지하의 폐유전이나 가스전, 석회암층, 소금층 등에 주입하거나 해저의 기압이 높은 곳에 주입하는 방법이 있습니다. 이때, 이산화탄소는 압축되어 슈퍼크리티컬 상태가 되어 액체와 기체의 중간 성질을 가집니다. 이산화탄소는 저장소에서 물리적, 화학적, 생물학적으로 안정화되며, 모니터링을 통해 누출이나 이동이 없는지 확인합니다.
활용 기술은 이산화탄소를 화학적으로 변환하여 에틸렌, 메탄올, 에탄올, 폴리머, 우레아, 베이킹소다 등의 제품을 만들거나, 연료로 사용하거나, 식물재배나 유전자공학 등에 사용하는 방법이 있습니다. 이산화탄소를 활용하면 온실가스 배출을 줄이고, 경제적 이익을 얻을 수 있습니다.
CCS, CCUS 기술의 필요성과 상용화
CCS, CCUS 기술은 온실가스 배출량 제로(Net-zero emission)를 달성하기 위해 필수적인 기술입니다. 국제에너지기구(IEA)는 2020년 발간한 ‘에너지기술 전망’ 보고서에서 CCUS 기술 없이는 온실가스 배출량 제로에 도달하는 것이 불가능하다고 전망했습니다. 전 세계에서 배출되는 이산화탄소의 50% 이상이 발전 시설과 중공업 공장에서 발생하는데, CCUS 기술은 산업 현장에서 나오는 대규모 이산화탄소를 경감시킬 수 있는 거의 유일한 해결책이라고 합니다.
CCS, CCUS 기술은 현재 세계적으로 다양한 프로젝트를 통해 상용화를 추진하고 있습니다. IEA에 따르면, 2020년 말 기준으로 전 세계에 26개의 상용화 프로젝트가 운영 중이고, 38개의 프로젝트가 계획 중이라고 합니다. 이들 프로젝트는 발전, 철강, 화학, 정유, 시멘트 등 다양한 산업 분야에서 이산화탄소를 포집하고, 지하나 해저에 저장하거나, 화학제품이나 연료로 활용하고 있습니다. 특히, 미국, 중국, 유럽연합, 캐나다, 호주, 노르웨이 등은 CCUS 기술의 선도국으로 꼽히고 있습니다.
CCS, CCUS 의 과정 이해 (포집기술, 저장기술)
CCS, CCUS 의 과정은 다음과 같습니다.
- 포집기술: 이산화탄소를 배출원에서 분리하는 기술로, 연소 후 포집 기술, 연소 전 포집 기술, 순산소 연소 포집 기술 등 세 가지로 나눌 수 있습니다. 포집 기술은 CCUS 공정에서 가장 많은 비용이 들고, 가장 중요한 단계입니다.
- 수송기술: 포집된 이산화탄소를 파이프라인이나 선박 등을 통해 저장소나 활용처로 운반하는 기술입니다. 수송 기술은 CCUS 공정에서 비용이 두 번째로 많이 들고, 안전성과 효율성이 중요한 단계입니다.
- 저장기술: 이산화탄소를 지하의 폐유전이나 가스전, 석회암층, 소금층 등에 주입하거나 해저의 기압이 높은 곳에 주입하는 기술입니다. 저장 기술은 CCUS 공정에서 비용이 적게 들고, 환경적인 영향이 중요한 단계입니다.
- 활용기술: 이산화탄소를 화학적으로 변환하여 에틸렌, 메탄올, 에탄올, 폴리머, 우레아, 베이킹소다 등의 제품을 만들거나, 연료로 사용하거나, 식물재배나 유전자공학 등에 사용하는 기술입니다. 활용 기술은 CCUS 공정에서 비용이 수익으로 전환되고, 경제적인 가치가 중요한 단계입니다.
각 과정의 세부적인 내용은 다음과 같습니다.
포집기술
포집 기술은 연소 후 포집 기술, 연소 전 포집 기술, 순산소 연소 포집 기술 등 세 가지로 나눌 수 있습니다.
연소 후 포집 기술
연소 후 포집 기술은 배기가스에 포함된 이산화탄소를 흡수제나 흡착제를 이용하여 분리하는 기술입니다. 흡수제는 액체로 이산화탄소와 화학적으로 반응하여 이산화탄소를 흡수하는 물질입니다. 흡착제는 고체로 이산화탄소와 물리적으로 결합하여 이산화탄소를 흡착하는 물질입니다. 흡수제나 흡착제를 이용하여 이산화탄소를 분리한 후, 열이나 압력을 가하여 흡수제나 흡착제에서 이산화탄소를 재생시키고, 순수한 이산화탄소를 얻습니다. 이산화탄소를 재생시키는 과정에서 흡수제나 흡착제는 재사용할 수 있습니다.
연소 후 포집 기술은 현재 가장 많이 연구되고 있는 포집 기술로, 석탄, 가스, 바이오매스 등 다양한 연료를 사용하는 발전소나 산업에서 적용할 수 있습니다. 연소 후 포집 기술의 장점은 기존의 발전소나 산업 설비에 추가적으로 설치할 수 있다는 것입니다. 연소 후 포집 기술의 단점은 배기가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 낮아서 분리하는데 많은 에너지가 필요하다는 것입니다.
연소 전 포집 기술
연소 전 포집 기술은 천연가스의 개질반응을 이용하여 이산화탄소와 수소로 분리한 후 이산화탄소만 포집하는 기술입니다. 개질반응은 천연가스와 산소나 증기를 고온에서 반응시켜 일산화탄소와 수소로 만드는 과정입니다. 일산화탄소와 수소는 물과 반응시켜 이산화탄소와 수소로 만드는 과정을 거칩니다. 이때, 이산화탄소는 압력이나 온도를 조절하여 분리하고, 수소는 연료로 사용합니다.
연소 전 포집 기술은 주로 천연가스를 사용하는 발전소나 산업에서 적용할 수 있습니다. 연소 전 포집 기술의 장점은 배기가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 높아서 분리하는데 적은 에너지가 필요하다는 것입니다. 연소 전 포집 기술의 단점은 개질반응과 이산화탄소 분리 과정에서 부산물이 발생하고, 수소 연소 시 높은 온도와 압력을 요구한다는 것입니다.
순산소 연소 포집 기술
순산소 연소 포집 기술은 질소 성분을 제외한 순도 95% 이상의 산소와 재순환된 배기가스를 사용하여 미분탄을 연소시킨 후 이산화탄소와 물로 이루어진 배기가스에서 이산화탄소를 포집하는 기술입니다. 재순환된 배기가스는 연소 온도를 낮추고, 이산화탄소의 농도를 높이는 역할을 합니다. 이산화탄소와 물로 이루어진 배기가스는 물을 응축하여 분리하고, 순수한 이산화탄소를 얻습니다.
순산소 연소 포집 기술은 주로 미분탄을 사용하는 발전소나 산업에서 적용할 수 있습니다. 순산소 연소 포집 기술의 장점은 배기가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 매우 높아서 분리하는데 매우 적은 에너지가 필요하다는 것입니다. 순산소 연소 포집 기술의 단점은 순도가 높은 산소를 제조하는데 많은 에너지가 필요하고, 연소 온도가 높아서 설비의 내구성이 떨어진다는 것입니다.
수송기술
수송 기술은 포집된 이산화탄소를 파이프라인이나 선박 등을 통해 저장소나 활용처로 운반하는 기술입니다. 수송 기술은 CCUS 공정에서 비용이 두 번째로 많이 들고, 안전성과 효율성이 중요한 단계입니다.
파이프라인 수송은 이산화탄소를 압축하고, 냉각하고, 액화시켜 파이프라인을 통해 저장소나 활용처로 전달하는 방법입니다. 파이프라인 수송은 거리가 가깝고, 운영이 쉽고, 대량의 이산화탄소를 수송할 수 있는 장점이 있습니다. 파이프라인 수송의 단점은 파이프라인 설치에 많은 비용이 들고, 누출이나 파손의 위험이 있고, 지형이나 토지권 등의 제약이 있습니다.
선박 수송은 이산화탄소를 액화시켜 선박에 적재하고, 해상을 통해 저장소나 활용처로 전달하는 방법입니다. 선박 수송은 거리가 멀고, 파이프라인 설치가 어려운 경우에 적합하고, 유연하고, 확장성이 높은 장점이 있습니다. 선박 수송의 단점은 선박 구매나 운영에 많은 비용이 들고, 기상이나 해양환경에 영향을 받고, 선박에서 저장소나 활용처로 이산화탄소를 이동시키는 과정에서 에너지 손실이 있습니다.
탄소포집 관련 해결과제
탄소포집 기술은 온실가스 감축의 중요한 수단이지만, 아직 많은 해결과제가 남아 있습니다. 탄소포집 기술의 주요 해결과제는 다음과 같습니다.
- 비용 감소: 탄소포집 기술은 현재 비용이 높아서 경제성이 떨어집니다. 특히, 포집 단계에서 많은 에너지가 소모되고, 흡수제나 흡착제의 재생이나 교체에도 비용이 듭니다. 비용을 감소시키기 위해서는 포집 기술의 효율을 높이고, 저비용의 흡수제나 흡착제를 개발하고, 포집 공정의 최적화를 추진해야 합니다.
- 안전성 확보: 탄소포집 기술은 이산화탄소의 누출이나 파손 등의 사고가 발생할 경우 인체나 환경에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. 안전성을 확보하기 위해서는 수송과 저장 단계에서의 모니터링과 검사를 강화하고, 누출이나 파손을 예방하고, 대응하는 기술과 체계를 구축해야 합니다.
- 사회적 수용성 확보: 탄소포집 기술은 일부 사람들에게는 환경보호와 에너지 전환의 장애물로 인식될 수 있습니다. 사회적 수용성을 확보하기 위해서는 탄소포집 기술의 필요성과 효과를 널리 알리고, 지역사회와의 소통과 협력을 강화하고, 정책적인 지원과 인센티브를 제공해야 합니다.
CCS, CCUS의 주요 프로젝트 소개
CCS, CCUS 기술은 현재 세계적으로 다양한 프로젝트를 통해 상용화를 추진하고 있습니다. IEA에 따르면, 2020년 말 기준으로 전 세계에 26개의 상용화 프로젝트가 운영 중이고, 38개의 프로젝트가 계획 중이라고 합니다. 이들 프로젝트는 발전, 철강, 화학, 정유, 시멘트 등 다양한 산업 분야에서 이산화탄소를 포집하고, 지하나 해저에 저장하거나, 화학제품이나 연료로 활용하고 있습니다. 특히, 미국, 중국, 유럽연합, 캐나다, 호주, 노르웨이 등은 CCUS 기술의 선도국으로 꼽히고 있습니다.
다음은 CCS, CCUS 기술의 주요 프로젝트를 몇 가지 소개합니다.
Boundary Dam CCS 프로젝트
Boundary Dam CCS 프로젝트는 캐나다의 석탄발전소에서 연간 100만 톤의 이산화탄소를 포집하고, 일부는 캐나다와 미국의 석유전에서 증유에 사용하고, 일부는 지하에 저장하는 프로젝트입니다. 2014년에 시작된 세계 최초의 상용화 CCS 프로젝트로, 2020년 10월까지 누적 4백만 톤의 이산화탄소를 포집했습니다.
이 프로젝트는 연소 후 포집 기술을 사용하고 있으며, 흡수제로 아민을 사용합니다. 포집된 이산화탄소는 압축하고, 냉각하고, 액화시킨 후 파이프라인을 통해 수송됩니다. 일부는 석유전에서 증유에 사용되고, 일부는 약 3.4km 깊이의 지하에 저장됩니다. 저장된 이산화탄소는 지진파, 음파, 전자기파 등을 이용하여 모니터링하고 있습니다.
이 프로젝트는 캐나다 정부와 사스캐처원 주정부, 캐나다 전력공사 등이 협력하여 진행하고 있으며, 총 14억 달러의 비용이 들었습니다. 이 프로젝트는 석탄발전소의 이산화탄소 배출을 90% 이상 줄이고, 석유 산업에 부가가치를 제공하고, 탄소포집 기술의 성공 사례를 보여주고 있습니다.
Petra Nova CCS 프로젝트
Petra Nova CCS 프로젝트는 미국의 석탄발전소에서 연간 160만 톤의 이산화탄소를 포집하고, 텍사스주의 석유전에서 증유에 사용하는 프로젝트입니다. 2017년에 시작된 세계 최대의 CCS 프로젝트로, 2019년까지 누적 370만 톤의 이산화탄소를 포집했습니다.
이 프로젝트는 연소 후 포집 기술을 사용하고 있으며, 흡수제로 아민을 사용합니다. 포집된 이산화탄소는 압축하고, 냉각하고, 액화시킨 후 파이프라인을 통해 수송됩니다. 수송된 이산화탄소는 석유전에서 증유에 사용되며, 증유량은 하루에 4천 배럴로 증가했습니다.
이 프로젝트는 미국 에너지부와 미국 전력공사, 일본의 JX 홀딩스 등이 협력하여 진행하고 있으며, 총 10억 달러의 비용이 들었습니다. 이 프로젝트는 석탄발전소의 이산화탄소 배출을 33% 줄이고, 석유 산업에 부가가치를 제공하고, 탄소포집 기술의 성공 사례를 보여주고 있습니다.
Sleipner CCS 프로젝트
Sleipner CCS 프로젝트는 노르웨이의 북해에서 천연가스 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 해저에 저장하는 프로젝트입니다. 1996년에 시작된 세계 최초의 해저 CCS 프로젝트로, 2020년까지 누적 2천만 톤의 이산화탄소를 저장했습니다.
이 프로젝트는 연소 전 포집 기술을 사용하고 있으며, 개질반응을 통해 이산화탄소를 분리합니다. 분리된 이산화탄소는 압축하고, 냉각하고, 액화시킨 후 파이프라인을 통해 수송됩니다. 수송된 이산화탄소는 해저 약 1km 깊이의 소금층에 주입됩니다. 주입된 이산화탄소는 지진파, 음파, 전자기파 등을 이용하여 모니터링하고 있습니다.
이 프로젝트는 노르웨이 정부와 노르웨이의 에너지 회사인 스타토일 등이 협력하여 진행하고 있으며, 총 1억 달러의 비용이 들었습니다. 이 프로젝트는 천연가스 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 해저에 안전하게 저장하고, 탄소포집 기술의 성공 사례를 보여주고 있습니다.
Gorgon CCS 프로젝트
Gorgon CCS 프로젝트는 호주의 천연가스 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 섬의 지하에 저장하는 프로젝트입니다. 2019년에 시작된 세계 최대의 해상 CCS 프로젝트로, 연간 400만 톤의 이산화탄소를 저장할 계획입니다.
이 프로젝트는 연소 전 포집 기술을 사용하고 있으며, 개질반응을 통해 이산화탄소를 분리합니다. 분리된 이산화탄소는 압축하고, 냉각하고, 액화시킨 후 파이프라인을 통해 수송됩니다. 수송된 이산화탄소는 섬의 약 2.5km 깊이의 지하에 주입됩니다. 주입된 이산화탄소는 지진파, 음파, 전자기파 등을 이용하여 모니터링하고 있습니다.
이 프로젝트는 호주 정부와 쉐브론 호주법인, 엑손모빌, 셸 등이 협력하여 진행하고 있으며, 총 27억 달러의 비용이 들었습니다. 이 프로젝트는 천연가스 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 지하에 안전하게 저장하고, 탄소포집 기술의 성공 사례를 보여주고 있습니다.
CCS, CCUS 기술의 개발 동향
CCS, CCUS 기술은 현재 세계적으로 다양한 연구와 개발이 진행되고 있습니다. IEA에 따르면, 2020년 말 기준으로 전 세계에 38개의 CCS, CCUS 프로젝트가 계획 중이라고 합니다. 이들 프로젝트는 발전, 철강, 화학, 정유, 시멘트 등 다양한 산업 분야에서 이산화탄소를 포집하고, 지하나 해저에 저장하거나, 화학제품이나 연료로 활용하고 있습니다. 특히, 미국, 중국, 유럽연합, 캐나다, 호주, 노르웨이 등은 CCUS 기술의 선도국으로 꼽히고 있습니다.
다음은 CCS, CCUS 기술의 개발 동향을 몇 가지 소개합니다.
포집 기술의 개선
포집 기술은 CCUS 공정에서 가장 많은 비용이 들고, 가장 중요한 단계입니다. 포집 기술의 개선을 위해 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 예를 들어, 흡수제나 흡착제의 효율과 내구성을 높이고, 재생 에너지를 줄이고, 부산물을 감소시키는 연구가 있습니다. 또한, 새로운 포집 기술로서, 막 기술, 액체화 기술, 생물학적 기술, 광화학 기술 등이 연구되고 있습니다. 이러한 포집 기술의 개선은 CCUS 공정의 비용을 감소시키고, 성능을 향상시킬 수 있습니다 .
수송 기술의 다양화
수송 기술은 포집된 이산화탄소를 파이프라인이나 선박 등을 통해 저장소나 활용처로 운반하는 기술입니다. 수송 기술의 다양화를 위해 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 예를 들어, 파이프라인 수송에서는 이산화탄소의 상태와 흐름을 최적화하고, 누출이나 파손을 감지하고, 안전성을 확보하는 연구가 있습니다. 또한, 선박 수송에서는 이산화탄소의 액화와 적재를 효율화하고, 해상 환경에 적응하고, 선박과 저장소나 활용처 간의 연결을 강화하는 연구가 있습니다. 이러한 수송 기술의 다양화는 CCUS 공정의 유연성과 확장성을 높일 수 있습니다 .
저장 기술의 확대
저장 기술은 이산화탄소를 지하의 폐유전이나 가스전, 석회암층, 소금층 등에 주입하거나 해저의 기압이 높은 곳에 주입하는 기술입니다. 저장 기술의 확대를 위해 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 예를 들어, 지하 저장에서는 이산화탄소의 주입과 분포를 모델링하고, 저장 용량과 안정성을 평가하고, 모니터링과 검증을 강화하는 연구가 있습니다. 또한, 해저 저장에서는 이산화탄소의 해수와의 상호작용과 영향을 분석하고, 해저 환경과 생태계에 대한 영향을 평가하고, 모니터링과 검증을 강화하는 연구가 있습니다. 이러한 저장 기술의 확대는 CCUS 공정의 환경적인 영향을 줄일 수 있습니다 .
활용 기술의 발전
활용 기술은 이산화탄소를 화학적으로 변환하여 에틸렌, 메탄올, 에탄올, 폴리머, 우레아, 베이킹소다 등의 제품을 만들거나, 연료로 사용하거나, 식물재배나 유전자공학 등에 사용하는 기술입니다. 활용 기술의 발전을 위해 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 예를 들어, 화학적 변환에서는 이산화탄소의 환원과 활성화를 촉진하고, 촉매나 전극의 성능과 내구성을 향상시키고, 반응 조건과 효율을 최적화하는 연구가 있습니다. 또한, 연료로의 사용에서는 이산화탄소와 수소를 결합하여 합성가스나 메탄을 만들거나, 이산화탄소와 물을 결합하여 포름산이나 메탄올을 만드는 연구가 있습니다. 또한, 식물재배나 유전자공학에서는 이산화탄소를 식물이나 미생물에 공급하여 생산성을 높이거나, 이산화탄소를 이용하여 바이오매스나 바이오플라스틱을 만드는 연구가 있습니다. 이러한 활용 기술의 발전은 CCUS 공정의 부가가치를 높이고, 탄소 순환 경제를 실현할 수 있습니다.
CCS, CCUS 기술의 해결과제
CCS, CCUS 기술은 온실가스 감축의 중요한 수단이지만, 아직 많은 해결과제가 남아 있습니다. CCS, CCUS 기술의 주요 해결과제는 다음과 같습니다.
- 비용 감소: CCS, CCUS 기술은 현재 비용이 높아서 경제성이 떨어집니다. 특히, 포집 단계에서 많은 에너지가 소모되고, 흡수제나 흡착제의 재생이나 교체에도 비용이 듭니다. 비용을 감소시키기 위해서는 포집 기술의 효율을 높이고, 저비용의 흡수제나 흡착제를 개발하고, 포집 공정의 최적화를 추진해야 합니다. 또한, 수송과 저장, 활용 단계에서도 비용을 절감할 수 있는 기술과 방법을 개발해야 합니다.
- 안전성 확보: CCS, CCUS 기술은 이산화탄소의 누출이나 파손 등의 사고가 발생할 경우 인체나 환경에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. 안전성을 확보하기 위해서는 수송과 저장, 활용 단계에서의 모니터링과 검사를 강화하고, 누출이나 파손을 예방하고, 대응하는 기술과 체계를 구축해야 합니다. 또한, 저장된 이산화탄소의 장기적인 안정성과 환경 영향을 평가하고, 활용된 이산화탄소의 생명주기를 분석하고, 화학적 변환 과정에서 발생하는 부산물이나 오염물질을 관리해야 합니다.
- 사회적 수용성 확보: CCS, CCUS 기술은 일부 사람들에게는 환경보호와 에너지 전환의 장애물로 인식될 수 있습니다. 사회적 수용성을 확보하기 위해서는 CCS, CCUS 기술의 필요성과 효과를 널리 알리고, 지역사회와의 소통과 협력을 강화하고, 정책적인 지원과 인센티브를 제공해야 합니다. 또한, CCS, CCUS 기술의 윤리적인 측면과 사회적인 책임을 고려하고, 국제적인 협력과 규범을 구축해야 합니다.
탄소배출권과 CCUS의 관계
탄소배출권은 온실가스를 배출하는 행위에 대해 일정한 비용을 부과하는 제도입니다. 탄소배출권은 시장에서 거래되며, 가격은 수요와 공급에 따라 결정됩니다. 탄소배출권의 가격이 높을수록 온실가스 배출을 줄이는 것이 경제적으로 유리해집니다. 따라서, 탄소배출권의 가격은 CCS, CCUS 기술의 경제성에 영향을 미칩니다.
CCS, CCUS 기술은 탄소배출권의 가격에 따라 경제성이 결정됩니다. 예를 들어, 석탄발전소가 부담해야 하는 탄소배출권의 가격이 톤당 3만원이라고 하겠습니다. CCS, CCUS 기술의 비용이 톤당 3만원 이하라면, CCS, CCUS 기술을 적용하는 것이 경제적이라고 할 수 있습니다. 반대로 CCS, CCUS 기술의 비용이 톤당 3만원 이상이라면, CCS, CCUS 기술을 적용하는 것보다는 탄소배출권을 구입하는 것이 합리적입니다. 중장기적으로 탄소배출권의 가격이 상승한다면, CCS, CCUS 기술이 상용화될 가능성이 높습니다.
CCS, CCUS 기술은 탄소배출권의 가격에 영향을 줄 수도 있습니다. CCS, CCUS 기술이 널리 확산되면, 온실가스 배출량이 감소하고, 탄소배출권의 수요가 줄어들 수 있습니다. 이는 탄소배출권의 가격을 하락시킬 수 있습니다. 반대로 CCS, CCUS 기술이 부족하거나 비용이 높으면, 온실가스 배출량이 증가하고, 탄소배출권의 수요가 증가할 수 있습니다. 이는 탄소배출권의 가격을 상승시킬 수 있습니다. 따라서, CCS, CCUS 기술과 탄소배출권은 상호작용하는 관계에 있습니다.
CCS, CCUS, 탄소포집기술의 경제성
CCS, CCUS, 탄소포집기술은 온실가스를 감축하고, 에너지 전환을 촉진하고, 산업 경쟁력을 강화하는 기술로 인식되고 있습니다. 하지만 이러한 기술의 확산과 상용화를 위해서는 경제성이라는 중요한 요인을 고려해야 합니다. CCS, CCUS, 탄소포집기술의 경제성은 다음과 같은 요소들에 의해 결정됩니다.
- 탄소배출권 가격: 탄소배출권 가격은 CCS, CCUS, 탄소포집기술의 수익성과 투자 동기를 제공하는 주요 요인입니다. 탄소배출권 가격이 높을수록 CCS, CCUS, 탄소포집기술을 적용하는 것이 탄소배출권을 구매하는 것보다 경제적으로 유리해집니다. 반대로 탄소배출권 가격이 낮을수록 CCS, CCUS, 탄소포집기술을 적용하는 것이 비용적으로 부담스러워집니다. 따라서, 탄소배출권 가격은 CCS, CCUS, 탄소포집기술의 경제성에 큰 영향을 미칩니다. 현재 세계적으로 탄소배출권 가격은 지역별로 차이가 있으며, 평균적으로 20~30달러/톤 정도입니다. 한국의 경우, 2020년 12월 기준으로 35,000원/톤 정도입니다.
- 포집 비용: 포집 비용은 CCS, CCUS, 탄소포집기술의 전체 비용 중 가장 큰 비중을 차지하는 요소입니다. 포집 비용은 포집 기술의 종류, 포집 대상의 종류, 포집 효율, 흡수제나 흡착제의 재생 및 교체 비용 등에 따라 달라집니다. 일반적으로 연소 후 포집 기술이 연소 전 포집 기술보다 비용이 높고, 습식 흡수법이 건식 흡착법이나 막법보다 비용이 높습니다. 또한, 석탄발전소나 철강소와 같은 고농도 CO2 배출원이 천연가스 발전소나 시멘트 공장과 같은 저농도 CO2 배출원보다 비용이 낮습니다. 포집 비용은 톤당 30~100달러 정도로 추정됩니다.
- 수송 비용: 수송 비용은 포집된 CO2를 파이프라인이나 선박 등을 통해 저장소나 활용처로 운반하는데 드는 비용입니다. 수송 비용은 수송 거리, 수송 수단, 수송 규모, 수송 조건 등에 따라 달라집니다. 일반적으로 파이프라인 수송이 선박 수송보다 비용이 낮고, 수송 규모가 클수록 비용이 낮습니다. 또한, 압축된 CO2를 수송하는 것이 액화된 CO2를 수송하는 것보다 비용이 낮습니다. 수송 비용은 톤당 1~10달러 정도로 추정됩니다.
- 저장 비용: 저장 비용은 CO2를 지하의 폐유전이나 가스전, 석회암층, 소금층 등에 주입하거나 해저의 기압이 높은 곳에 주입하는데 드는 비용입니다. 저장 비용은 저장 장소의 종류, 저장 용량, 저장 안정성, 모니터링 및 검증 비용 등에 따라 달라집니다. 일반적으로 폐유전이나 가스전에 저장하는 것이 석회암층이나 소금층에 저장하는 것보다 비용이 낮고, 지하에 저장하는 것이 해저에 저장하는 것보다 비용이 낮습니다. 저장 비용은 톤당 5~20달러 정도로 추정됩니다.
- 활용 수익: 활용 수익은 CO2를 화학적으로 변환하여 에틸렌, 메탄올, 에탄올, 폴리머, 우레아, 베이킹소다 등의 제품을 만들거나, 연료로 사용하거나, 식물재배나 유전자공학 등에 사용하는데 얻는 수익입니다. 활용 수익은 활용 기술의 종류, 활용 제품의 종류, 활용 제품의 가격, 활용 제품의 수요 등에 따라 달라집니다. 일반적으로 화학적 변환이나 연료로의 사용이 식물재배나 유전자공학보다 수익이 높고, 에틸렌이나 메탄올과 같은 고부가가치 제품이 우레아나 베이킹소다와 같은 저부가가치 제품보다 수익이 높습니다. 활용 수익은 톤당 10~100달러 정도로 추정됩니다.
CCS, CCUS, 탄소포집기술의 경제성을 평가하기 위해서는 위의 요소들을 종합적으로 고려해야 합니다. 예를 들어, 석탄발전소에서 연소 후 습식 흡수법으로 CO2를 포집하고, 파이프라인으로 100km 거리의 석회암층에 저장하는 경우, 톤당 60달러의 포집 비용, 2달러의 수송 비용, 10달러의 저장 비용이 들어, 총 72달러의 비용이 소요됩니다. 이 때, 탄소배출권 가격이 30달러/톤이라면, CCS 기술을 적용하는 것이 경제적으로 불리합니다. 하지만, 탄소배출권 가격이 80달러/톤이라면, CCS 기술을 적용하는 것이 경제적으로 유리합니다. 또한, 포집된 CO2를 메탄올로 전환하여 판매하는 경우, 톤당 100달러의 활용 수익이 발생하므로, CCUS 기술을 적용하는 것이 경제적으로 더 유리합니다.
이상으로 CCS, CCUS, 탄소포집기술에 대해 작성해보았습니다.
CCUS, CCS, 탄소포집기술은 온실가스를 포집하여 저장하거나 활용하는 기술로, 탄소중립 달성에 필수적인 역할을 합니다. 하지만 이러한 기술의 확산과 상용화를 위해서는 경제성이라는 중요한 요인을 고려해야 하며, 이는 탄소배출권 가격, 포집 비용, 수송 비용, 저장 비용, 활용 수익 등에 의해 결정됩니다. CCUS, CCS, 탄소포집기술의 경제성은 지역∙국가별 여건에 따라 달라질 것이므로, 경제∙사회적 비용을 고려한 최적의 감축수단 조합 측면에서 결정해야 합니다.
마지막으로 이 글이 CCS, CCUS, 탄소포집기술에 관심이 있는 분들께 도움이 되었으면 좋겠습니다.