이산화탄소 포집/저장/활용 기술 (CCUS)

1. 개요

1. 이산화탄소 포집/저장/활용 기술

• CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)
• 포집 : 연소후 포집, 연소 전 포집, 순산소 연소기술
• 저장 : 지중저장, 해양저장
• 활용 : 생물학적 전환, 화학적 전환

2. 우리나라 현상황 및 CCUS 필요성

• 2015년 제 21차 유엔기후변화협약 당사국총회 (COP 21)에서 지구 온난화 대응을 위한 파리협정(파리기후협약) 체결로 온실가스 배출 감축 필요성이 높아졌다.
• 우리나라는 2030년 배출전망치 (8.5억톤) 대기 37% (3.2억톤) 감축을 목표로 한다. (국내 배출량 : 25.7% + 국제시장 : 11.3%)
• CCS 기술이 2060년까지 이산화탄소 누적 배출 감축에 14% 정도 기여할 것으로 예측된다.
• 석유화학, 시멘트 등 공정과정에서 배출되는 이산화탄소 감축은 CCUS가 유일하다.
• 감축기여도는 연료/전기 효율 향상 40%, 신재생에너지 35%, CCS 14%, 원자력에너지 6%, 연료전환 5%이다.

2. 해외기술 동향

1. 미국

• 2025년 이산화탄소 1톤당 포집비용 $40~45
• 2035년 이산화탄소 1톤당 포집비용 $24이하
• 2017년 세계 최대 이산화탄소 포집저장 시설 : 페트라 노바(Petra Nova) 프로젝트 → 텍사스주 휴스턴 근처 석탄화력발전소에서 배출한 이사화탄소 90% 포집하고, 포집된 이산화탄소를 원유회수증진 (EOR)에 활용할 예정이다.

2. 유럽

• 신재생에너지 사용이 활발하 유럽 주요국은 이산화탄소 포집/저장 기술 위주의 실증연구를 추진하고 있으며 일부 활용기술은 상용화에 성공하였다.
• 노르웨이 : CCS 기술을 국가전략기술로 지정하였다.
• 영국 : 이산화탄소 격리/포집 기술 개발 진행중이다.
• 독일 : 이산화탄소 포집하고 화학원료/연료물질로 전환/활용하는 공정기술을 개발 및 상용화하였다.

3. 일본

• 포집기술개발, 저장실증사업을 추진하고 기술개발 성과를 토대로 해외 실증 프로젝트에 참여하였다.
• 2020년 1톤당 포집비용 1,000엔을 목표로 한다.

4. 중국

• 급속한 산업화로 전세계 이산화탄소 배출량 1위국인 중국도 CCUS 기술 개발중이다.
• 연간 41만톤의 이산화탄소를 포집하는 시설은 2018년까지 구축하고 원유회수증진을 도입하는 아시아 최초 상업용 이산화탄소 포집 프로젝트를 추진중이다.

3. 국내기술 동향

• 이산화탄소 포집/저장/활용기술 선도국인 우리나라는 계획/추진전략을 바탕으로 기초/원천연구 수행하고 연구 결과를 토대로 다양한 실증연구를 추진하고 있다.
• 기술수준은 세계 최고 기술국인 미국 대비 80% 수준에 이른다.
• 2014년 보령/하동 화력발전소 습식포집, 건식포집으로 이산화탄소 연소후 포집기술 연구를 추진하였다. (국내 최대 규모, 연간 7만톤 이산화탄소 포집 가능 규모, 180톤/일 이상, 효율 90% 이상)
• 2016년 포항분지 인근에서는 해상지중 소규모 이산화탄소 주입실증을 완료하였다.
• 3년간 (2013~2016) 포항분지 이산화탄소 해상지중저장 연구는 포항철강단지에서 배출되는 고로가스에서 포집된 이산화탄소의 소규모 주입을 통해 요소기술을 실증하였다.
• 2016년 흡수제 대비 이산화탄소 흡수용량/속도를 2배 향상시킨 습식포집기술(MAB, Modulated Amine Blend)을 개발하엿다.
• 2017년 한전과 중소기업 아스트로마가 협력하여 당진화력발전소에 세계최대규모의 1MW급 이산화탄소 분리막* 실증플랜트를 준공하였다. 

＊ 이산화탄소 분리막 : 배출가스에서 이산화탄소를 필름형태의 막으로 선택적으로 분리하여 포집하는 기술

 

4. 정책 동향

• 2015년 제 21차 유엔기후협약당사국총회 (COP 21)에서 지구 온난화 대응을 위해 신기후체제 (Post-2020)의 근간이 되는 파리협정이 채택되었다.
• COP 21에서는 지구 평균 기온 상승을 산업혁명 이전 대비 2℃ 보다 낮은 수준으로 유지, 1.5℃ 이하로 제한하는 것에 기여하기로 합의하였으며, 회원국들은 온실가스 감축을 위한 자발적 국가결정기여 (INDC, Intended Nationally Determined Contribution)를 제출하였다.
• 국제 사회 공동의 장기목표 설정, 모든 국가가 5년마다 국가결정기여(NDC) 제출하기로 선언하였다.

5. 해외 정책 동향

1. 미국

• 2009년 미국 에너지부에 국립탄소포집센터를 설립하여 발전소 배출 이산화탄소 포집기술을 개발하였다.
• 2013년 오바마 정부가 기후행동계획을 발표하여 온실가스 감축을 목표로 하였다.
• 2014년 대기오염방지법을 기반을 둔 신규 오염원 배출 규제안을 발표하였다.
• 트럼프 정부 이후 미국 우선 에너지 정책*을 발표하여 2017년 파리기루변화협정을 탈퇴하였다.

* 미국 우선 에너지 정책 : 기후행동계획 등 행정명령 폐지/해지로 일자리 창출

 

2. 유럽

• 2008년 에너지/기후 문제에 대응함으롰 에너지 안보 증대, 일자리 창출 및 유럽의 경쟁력 강화를 위한 에너지 2020 전략 (Energy 2020)을 발표하였다. (2020년까지 1990년 대비 온실가스 배출량 20% 감축, 에너지 효율 20% 향상, 신재생에너지 소비 비중 20% 확대)
• 2010년 독일은 에너지 구상 2010 (Energy Concept 2010)을 마련하여 온실가스 감축, 신재생에너지 소비 비중 증대 관련 목표치를 2050년까지 단계적으로 설정하였다. (온실가스 배출을 1990년 대비 2020년 40%, 2030년 55%, 2040년 70%, 장기적으로 2050년까지 80~95%까지 감축)

3. 일본

• 지역 특성상 내륙 저장공간이 부족하고 인구밀도가 높아 이산화탄소의 해양지중저앙에 초점을 두고 이산화탄소 포집/저장기술 사업을 추진하고 있다.

4. 중국

• 산업화를 바탕으로 급격한 경제성장으로 배출량 107억톤(2012)이고 대부분 석탄에 기인한다.
• 2014년 탈석탄에 초점을 둔 에너지 발전전략 행동계획 (2014~2020)을 통해 저탄소발전 로드맵을 포함하는 기후변화대응 전략을 발표하고 세부 계획을 수립하였다.

6. 국내 정책 동향

• 2010년 범부처 국가 CCS 종합추진계획을 수립하여 이산화탄소 포집/저장기술 강국으로 도약할 모색이다.
• 2014년 기후변화대응 핵심기술 개발전략을 수립하여 기후변화 대응 기술의 경쟁력 확보를 위해 6대 핵심기술을 선정하였다.
• 2015년 에너지 신사업 활성화 및 핵심기술 개발전략 이행계획을 수립하였다.
• 2016년 기후변화 대응 기술확보 로드맵(CTR)을 수립하였다.

7. 결론

1. 요약 및 정리

• 온실가스 증가로 인한 지구 온난화가 심화됨에 따라 이산화탄소 감축의 기술적 대안으로 이산화탄소 포집/저장/활용기술이 주목받고 있다.
• 이산화탄소 활용기술보다는 포집/저장 기술 위주의 기술개발 및 산업적 수요가 높다.
• 우리나라는 이산화탄소 포집/저장/활용기술 선도국으로, 기술개발 산업계 자원 등 유의미한 성과과 창출되고 있다.

2. 정책 제언

• 이산화탄소 포집/저장/활용기술이 기술적 측면에서 이산화탄소를 획기적으로 저감시킬 수 있는 유일한 대안임을 감안하여 지속적인 투자를 추진할 필요가 있다.