탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술이란?

최근 주식시장에서 탄소중립 관련주들이 강세를 보이고 있습니다. 그 이유는 도널드 트럼프 미국 대통령 당선인과 그의 최측근으로 알려진 일론 머스크가 탄소 포집.활용.저장(CCUS) 분야에 대한 투자를 지속할 것이라는 전망 때문입니다.

그렇다면 CCUS란 무엇일까요?

CCUS: 이산화탄소 포집.활용.저장 기술

CCUS는 'Carbon Capture Utilization and Storage'의 약자로, 우리말로 하면 '이산화탄소 포집, 활용 및 저장'을 의미합니다. 공기 중에 배출되는 이산화탄소를 포집(Capture)해 산업적인 용도로 직접 이용 또는 고부가 가치제품으로 전환해 활용(Utilization)하거나 영구 또는 반영구적으로 격리해 저장(Storage)하는 기술입니다.

CCUS의 구성

CCUS는 크게 포집, 활용, 저장 기술로 구성되며 각각의 특징은 다음과 같습니다.

이산화탄소 포집

이산화탄소 포집은 습식공정, 건식공정, 분리막공정 등 요소기술별로 구분됩니다. CCUS의 전체 비용 중 포집 비용이 70~80%를 차지하므로 포집비용을 줄이는 것이 관건입니다.

이산화탄소 저장

이산화탄소 저장은 지중저장(고갈 유전.가스전, 심부대수층, 석탄층 등), 해양저장, 지표저장으로 분류됩니다. 이 중 많은 양의 이산화탄소를 안전하게 격리시킬 수 있는 지중저장 기술은 1996년부터 북아메리카와 유럽을 비롯한 선진국에서 석유 및 천연가스 개발사업과 연계해 활발히 개발.적용되고 있습니다.

이산화탄소 활용

이산화탄소 활용은 기술 분류에 의해 소비적 전환, 비소비적 전환으로 구분됩니다. 소비적 전환은 생물학적, 화학적, 광화학적, 전기화학적 방법을 활용해 다른 물질로 전환하는 것을 말합니다. 비소비적 전환은 액화탄산 또는 드라이아이스 제조와 같이 성분변화 없이 제품화하는 것을 의미합니다.

CCUS와 CCS, CCU

CCUS는 화석연료를 사용할 때 발생하는 이산화탄소를 포집해 압축.수송 과정을 거쳐 땅속에 저장하는 기술(CCS)과 포집한 탄소를 필요한 곳에 활용하는 기술(CCU)을 모두 포함하는 개념입니다.

CCS(Carbon Capture and Storage)

포집한 이산화탄소를 지하에 저장하는 기술입니다. 파이프라인이나 선박을 이용해 운반한 이산화탄소를 유전이나 가스전 등 지하 800미터 이상 깊이의 육지나 바다의 땅속에 주입 및 저장합니다. 이때 주입된 이산화탄소를 시간이 지나 용해되거나 광물화됩니다.

CCU(Carbon Capture and Utilization)

포집한 이산화탄소를 활용해 새로운 부가가치를 만드는 기술입니다. 포집한 이산화탄소를 연료, 화학물질, 건축자재 등 새로운 제품을 만드는 데 활용합니다.

CCUS은 언제부터 사용됐을까?

CCUS의 핵심인 탄소포집(Carbon Capture) 기술은 1930년대부터 시작돼 100년에 가까운 역사를 가지고 있습니다. 천연가스 채굴 및 생산 공정에서 순수한 가스를 얻기 위해 불순물인 이산화탄소를 제거하는 과정이 필수적이었기 때문입니다.

포집된 탄소를 저장하는 기술(CCS)은 1970년대부터 석유회수증진(EOR: Enhanced Oil Recovery) 프로젝트를 통해 상업적으로 가동되기 시작했습니다. EOR은 노후 유전에 이산화탄소를 주입해 석유 생산량을 늘리는 공정입니다.

탄소포집.저장 기술(CCS)은 과거 석유 및 천연가스 생산량을 늘리기 위해 사용되다가 최근에는 친환경적인 측면에서 활용되고 있습니다. 1996년 노르웨이 슬라이프너(Sleipner) 해상 가스전 CCS 프로젝트를 시작으로 다양한 지역에서 온실가스 배출 저감을 위해 CCS 프로젝트가 추진 중입니다. 현재 전 세계에서 상업 운전 중인 CCS 프로젝트는 27개, 개발 중인 프로젝트는 100여개에 이릅니다.

CCUS 기술 개발의 필요성

지구상의 에너지사용량이 늘어남에 따라 화석연료 소비량이 증가하면서 대기 중 온실가스(이산화탄소) 농도도 높아졌는데 이는 기후변화에 직접적인 원인이 되고 있습니다.

이러한 상황에서 CCUS는 탄소중립 달성의 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)는 '2070 글로벌 탄소중립' 과정에서 CCUS의 기여도를 이산화탄소 전체 감축량의 15% 수준으로 제시하고 있습니다. 또한 CCUS 없이 넷제로(탄소 0)에 도달하는 것은 불가능하다고 내다보고 있습니다.

우리나라에서도 정부, 기업 그리고 민간 전문가가 참여하는 K-CCUS 추진단을 발족해 CCUS 기술 개발 및 상용화를 지원하고 관련 산업 활성화와 생태계 조성을 위해 노력하고 있습니다.