탄소중립 해결책으로
CCUS 기술이 급부상 중!

CCUS (CO₂ Capture, Utilization & Storage) 기술은 온실가스를 직접 감축할 수 있는 기술이다. 현재 세계적으로 총 65개의 상용수준 CCS 설비들이 있고, 이 중 26개가 운전 중에 있다. 최근 들어 세계적인 상용급 CCS 프로젝트들은 미국처럼 CCS로 감축한 탄소에 대해 세제 혜택을 받거나, CO₂ 저장 비용 감축을 위해 미국의 CarbonSAFE 허브와 같이 국가별 저장소 허브 운용, 미래 연료인 수소를 생산할 때 CCS 기술과 연대하는 방식을 활용하여 CCS 기술 상용화 촉진의 수단으로 삼고 있다.

현재 CCS 기술을 활용할 경우 소요 비용은 $ 100~150/tCO₂이다. CCS 설비를 구성하는 기술들을 살펴보면 포집, 압축액화, 초임계화, 수송, 주입 저장, 모니터링으로 이루어져 있고, 포집을 제외한 기술들은 기존의 원유 시추 기술과 매우 유사하기에 우수한 CO₂ 포집 기술 확보가 핵심요소이다.

CO₂ 포집기술 중 가장 상용화에 임박한 기술은 연소 후 습식 CO₂ 포집기술이다. 한국은 1990년대 중반부터 산업부 주도로 CCUS 기술 중 CO₂ 포집기술 위주로 개발이 진행되어왔다. 현재 대표적으로 거론되고 있는 CO₂ 포집기술은 KIERSOL(에너지연)과 KOSOL(전력연) 기술이다. 복합 아민계열 흡수제를 활용하는 KOSOL 기술은 180 tCO₂/d규모로 실증한 바 있다. KIERSOL 기술은 미국 TechConnect에서 Global Innovation Award를 수상했으며 현대기아차, SCT 엔지니어링, SK 머티리얼즈에 기술이전되어 국내, 북미 산업체에 보급 확산 중이다.

한국의 경우 2017년 11월에 발생했던 포항지진 문제 때문에 CO₂ 저장 과제는 모두 중단된 상태이나 동해가스전과 연계하는 방안이 추진 중이다. 산업 현장에서 폐열, 전기를 쉽게 공급받아 대용량으로 CO₂ 가스 촉매 전환을 진행할 수 있다면 경제성 확보가 가능하여 CCU 공정의 상용화 역시 가능하다. 대량의 CO₂가 배출되면서 동시에 1000℃의 공정열과 수송용 철로 인프라가 구축되어 있는 시멘트 생산 시설을 활용하는 그린 뉴딜 사업이 그 사례이다. 포집한 CO₂를 시멘트 생산 시설의 고열을 활용하여 CO₂/CH₄/H₂O를 동시에 활용하는 SCR(Steam CO₂ reforming of CH₄) 공정을 거쳐서 합성가스(CO/H₂)를 저렴하게 만들 수 있다면 수소 운반체인 메탄올을 값싸게 만들 수 있다(4700원/kg H₂). 메탄올은 다시 촉매 분해하여 수소를 생산할 수 있는 화학물질이며 자체만으로도 석유화학공정의 원료 블루 수소 물질이다.

현재 수소 사회로 진입하기 위한 장벽으로는 수소 생산, 수소 수송, 수소 사용 인프라 확보 문제가 있는데, CCU 기술을 접목한다면 CO₂를 원료로 소모하여 수소를 생산할 수 있고, 메탄올을 수소 운반체로 수송한다면 CCU 기술이 온실가스 감축과 수소 사회 진입 장벽 문제를 동시에 해결될 수 있는 열쇠가 될 수 있다고 판단한다.

글/윤여일 책임연구원
한국에너지기술연구원

고려대학교에서 화학공학을 전공했으며, CO₂ 포집 기술 개발에 17년 경력을 가지고 있으며, 국내 최초로 개발한 CO₂ 포집기술을 엔지니어링사에 기술이전하여 사업화를 추진하고 있다. 그린에너지공정연구실장을 역임하고, 현재 한국에너지기술연구원 책임연구원으로 재직 중이다.

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