지구를 구할 미래 기술, 탄소 포집(CCS)
이산화탄소를 줄이는 가장 효과적인 방법
포집, 전환, 저장 총 3단계로 진행
[객원 에디터 4기 / 김민주 기자] 현재 전 세계적으로 기후변화로 인해서 많은 피해가 발생하고 있다. 지구온난화로 공기 중 이산화탄소 농도가 증가하여 발생한 기후변화는 산불, 가뭄, 수몰 등 자연재해를 빈번하게 초래했으며, 야생동물들은 끊임없이 그들의 서식지를 잃어나가고 있다. 이를 해결하기 위하여 지구촌은 탄소중립을 외치고 있다.
우리나라도 2050 탄소중립 정책을 확립하여 추진 계획을 발표했다. 기존 연료의 사용으로 인한 온실 가스의 양을 줄이기 위하여 태양광 발전, 풍력 발전, 수력 발전 등 자연환경을 이용하여 에너지를 생산하기 위한 다양한 노력들을 인터넷을 통해 쉽게 접할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 좀처럼 문제가 해결되지 않자, 이를 인지한 몇몇 기업들은 CCS 기술이라고도 불리는 탄소포집 기술을 적극 활용하고 있다.
CCS 기술이란 화석연료 연소에서 배출되는 이산화탄소를 포집하여 이를 저장하거나 전환 처리(고정화)하는 기술을 뜻한다. 이산화탄소의 양을 효과적으로 줄일 수 있는 기술로 당장 경제성을 확보하지 못한 신재생 에너지를 위한 뒷받침을 한다. 이 기술이 주목받고 있는 이유는 탄소포집의 기술로 통해 이산화탄소를 무기한으로 제거 및 격리할 수 있기 때문이다. 아래 그림은 CCS 기술의 간단한 도식으로 크게 총 3단계로 나눌 수 있다.
첫 번째는 ‘포집’ 단계로 대규모의 산업 공정 시설에서 생산되는 불순물 중에서도 이산화탄소만을 따로 분리하는 단계이다. 공기 중에서 분산되는 특성을 지닌 이산화탄소를 공정 시설에 흡착제를 설치하여 이산화탄소만을 걸러내는 작업을 한다. 포집 기술로는 연소 후 포집 기술, 연소 전 포집 기술 그리고 순산소 연소 포집 기술이 있다. 연소 후 포집 기술은 연소 과정을 거친 배기가스에 이산화탄소만을 포집하는 기술이다. 연소 전 포집 기술은 연소과정 전의 연료 가스 내 수소와 이산화탄소 혼합물 중 이산화탄소를 분리하는 기술을 말한다. 마지막으로 순산소 연소 포집 기술은 순도 95% 이상의 산소와 재순환된 배가스를 사용해 미분탄을 연소시켜 이산화탄소와 물이 대부분을 차지하는 배기가스를 생산하는 과정을 말한다.
두 번째는 ‘압축 및 수송’ 단계이다. 포집된 이산화탄소를 고온의 스팀 가열기로 압력을 가하여 액화시킬 수 있는데 이런 과정을 거쳐 액화된 이산화탄소는 파이프라인, 트럭, 선박 또는 다른 이동수단을 통하여 깊은 지하 퇴적층에 저장된다.
마지막 단계는 ‘저장’으로 수송된 이산화탄소를 필요에 따라 저장하는 단계이다. 저장 단계에서 보통 이산화탄소를 지하 퇴적층에 저장하여 온실가스 감축이라는 단일적인 목표를 달성할 수 있다. 저장하는 방법 중에는 지중, 해양, 지표 저장이 있는데, 지중저장 기술은 800m 이상의 지하수층에 저장하는 기술이며, 해양저장 기술은 1000~3000m 이하의 해저에 포집한 이산화탄소를 분사하여 저장하는 방식이다. 해양저장 기술은 오염의 우려가 있어 현재는 금지되고 있는 기술이며 지표 저장은 이산화탄소를 화학반응을 통해 광물에 저장시키는 기술로 현재 연구단계에 있지만 가장 효과적인 저장 방법으로 알려져 있다.
여기서 더 나아가 액화된 이산화탄소를 산업연료 및 제품으로 활용하는 단계가 있는데 이를 ‘탄소포집 활용 및 판매(CCU)’라고 부른다. CCU가 수립되는 간단한 과정은 포집되어 액화된 이산화탄소를 화학 전환, 생물전환, 광물화 등 다양한 방법을 통하여 전환한 후 연료, 화학제품, 건설소재 등의 제품으로 활용한다. 현재 Shell, Chevron, BP, Exxon Mobil 등의 석유화학 기업들은 석유 회수 증진을 위하여 CCU를 적용하고 있으며, 이외에도 현대오일뱅크, 롯데케미칼, KC코트렐, 한국지역난방공사 등 국내 기업들도 CCU 기술을 활용하기 위한 다양한 시도를 하고 있다.
그러나 CCU 기술을 비판하는 일부 시각들도 등장하고 있다. 이산화탄소를 포집하고 전환하는 데에도 많은 시간과 에너지가 소비되며 이를 활용할 때에도 배기가스가 배출될 우려가 있다는 것이다. 이러한 순환이 계속 반복된다면 결국 파리협정의 이산화탄소 감축 목표를 달성하는 데에 별 도움이 되지 못한다. 이러한 이유로 인하여 현재 CCU의 신뢰도가 논란을 잇고 있다.
