(탄소중립) 5.탄소 포집 및 저장 기술(CCS): 미래를 위한 필수 전략

탄소 포집 및 저장 기술(CCS): 미래를 위한 필수 전략

1. 탄소 포집 및 저장 기술(CCS)의 필요성

기후변화의 가속화로 인해 탄소중립 목표를 달성하기 위한 다양한 전략이 필요합니다. 이 중 **탄소 포집 및 저장 기술(Carbon Capture and Storage, CCS)**은 대기 중으로 방출되기 전에 이산화탄소(CO2)를 포집하여 안전하게 저장하는 기술로, 탄소중립 실현에 중요한 역할을 합니다. 특히, 철강, 시멘트, 화학 등 탄소 배출이 많은 산업에서 CCS는 필수적인 기술로 자리잡고 있습니다.

2. CCS 기술의 작동 원리

2.1 탄소 포집

탄소 포집은 산업 공정이나 화력발전소 등에서 발생하는 CO2를 대기 중으로 방출하기 전에 포집하는 과정입니다. CCS는 주로 세 가지 방법으로 CO2를 포집합니다.

• 연소 후 포집(Post-Combustion Capture): 연소 후 배출되는 가스에서 CO2를 포집합니다. 이 방법은 기존 화력발전소에도 쉽게 적용될 수 있어 널리 사용됩니다.
• 연소 전 포집(Pre-Combustion Capture): 연료가 연소되기 전에 CO2를 제거합니다. 이 방법은 주로 수소 생산 과정에서 사용되며, 이산화탄소를 쉽게 포집할 수 있는 장점이 있습니다.
• 산소 연료 연소(Oxy-Fuel Combustion): 순수한 산소를 사용해 연료를 연소시키는 방법으로, 배출되는 가스 중 대부분이 CO2와 수증기로 구성됩니다. 이를 통해 CO2를 쉽게 분리하고 포집할 수 있습니다.

2.2 탄소 저장

포집된 CO2는 압축되어 파이프라인을 통해 지하 깊은 곳에 주입됩니다. 이 CO2는 주로 빈 유전, 천연가스 저장소, 또는 깊은 염수층(aquifers)과 같은 지질 구조물에 안전하게 저장됩니다. 이러한 저장 장소는 CO2가 장기간 대기 중으로 방출되지 않도록 해줍니다.

3. CCS 기술의 기술적 도전 과제

CCS 기술은 탄소중립을 향한 중요한 해결책이지만, 기술적 도전 과제가 존재합니다.

3.1 경제적 비용

CCS 기술은 초기 설비 구축과 운영 비용이 매우 높습니다. 특히, CO2의 포집과 압축, 운송, 저장 과정에서 발생하는 비용이 막대하여 상용화에 걸림돌이 되고 있습니다.

3.2 저장 안전성

CO2를 안전하게 저장하기 위해서는 지질적 안정성이 필수적입니다. 만약 지하에 저장된 CO2가 누출될 경우, 이는 환경에 큰 피해를 줄 수 있습니다. 따라서, 저장 장소의 지질학적 특성을 철저히 분석하고 관리하는 것이 중요합니다.

3.3 정책적 지원

CCS 기술의 상용화와 확산을 위해서는 정부의 정책적 지원이 필요합니다. 세금 혜택, 보조금, 연구개발 투자 등이 중요한 역할을 할 수 있습니다.

4. CCS 기술의 적용 사례

CCS 기술은 이미 여러 곳에서 성공적으로 적용되고 있으며, 그 사례를 통해 CCS 기술의 잠재력을 확인할 수 있습니다.

4.1 노르웨이의 슬라이프너(Sleipner) 프로젝트

노르웨이는 세계 최초로 상업적인 CCS 프로젝트인 슬라이프너(Sleipner) 프로젝트를 1996년에 시작했습니다. 이 프로젝트는 북해 유전에서 발생하는 CO2를 포집해 지하 깊은 곳에 주입, 저장하고 있습니다. 현재까지 약 2,000만 톤 이상의 CO2를 안전하게 저장하였습니다.

 

© Headspin Communcation, Trondheim Norway

 

유럽 기후 목표 달성 위해 노르웨이가 꺼내든 기후테크 카드, CCS | 그리니엄

 

 

4.2 미국의 페트라 노바(Petra Nova) 프로젝트

미국 텍사스에 위치한 페트라 노바(Petra Nova) 프로젝트는 세계 최대 규모의 CCS 프로젝트 중 하나입니다. 이 프로젝트는 석탄 화력발전소에서 발생하는 CO2를 포집하여 지하에 주입하고 있으며, 2017년 가동 이후 연간 약 140만 톤의 CO2를 저장하고 있습니다.

국제CCS지식센터, “탄소 포집율 92.4% 기록한 페트라 노바는 성공적인 CCS 프로젝트” - 뉴스와이

 

 

4.3 호주의 고르곤(Gorgon) 프로젝트

호주의 고르곤(Gorgon) 프로젝트는 세계 최대의 CCS 프로젝트 중 하나로, 2021년부터 상업적으로 운영되고 있습니다. 이 프로젝트는 해상 가스전에서 발생하는 CO2를 포집하여 지하 2.5킬로미터 깊이에 저장하고 있으며, 연간 최대 400만 톤의 CO2를 포집하고 있습니다.

GE석유가스, 세계 최대 고르곤(Gorgon) 천연가스 프로젝트 수주 11억불 이상 규모로 확대 | GE News

 

5. 결론

탄소 포집 및 저장 기술(CCS)은 기후변화에 대응하기 위한 중요한 기술로, 특히 탄소 배출이 많은 산업 부문에서 필수적입니다. CCS는 이미 여러 곳에서 성공적으로 적용되고 있으며, 미래의 탄소중립 목표 달성에 중요한 역할을 할 것입니다. 그러나 이 기술의 확산을 위해서는 경제적 비용 문제, 저장 안전성, 정책적 지원 등 다양한 도전 과제가 해결되어야 합니다. 지속 가능한 미래를 위해 CCS 기술의 발전과 상용화가 반드시 필요합니다.

6. 참고 문헌

• Global CCS Institute, "Global Status of CCS 2023," 2023.
• International Energy Agency (IEA), "Carbon Capture, Utilisation and Storage," 2023.
• Sleipner CO2 Storage Project, "20 Years of CO2 Injection," 2022.
• Petra Nova Project, "Annual Report," 2023.
• Gorgon Project, "Environmental Performance," 2023.