Global Warming and CCS

Global Warming and CCS

05/01/2015

Jang Seongbok

2015년 현재, 미래를 담보로 계속적인 진보를하고 있는 인류에게 주어진 과제는 무엇이 있을까?

 인 류는 가난과 기근을 피하기 위해, 또는 이념적 대립에서 우위를 점하기 위해 항상 진보하는 쪽을 지향해왔습니다. 당시에는 오늘의 하루가 중요했기 때문에 그 하루를 위해 어제의 하루를 보냈다고 해도 과언이 아니죠. 그렇지 않다 하더라도 산업의 발전때문에, 우리가 늘상 이야기해왔던 그 위기가 현실이 되고 있는 사실은 부정할 수 없는 일이 됐습니다.

 어 제, 신문기사를 통해 제주도에서 열대과일을 재배한다는 내용을 읽었습니. 따뜻한 제주에서 열대 작물이 나는 것은 어제 오늘의 일이 아니었기 때문에 새삼 놀라울 것도 아니었지만, 과거 100여 년 전만 하더라도 상상하지 못했던 일이 이제는 당연한 일이 되는 것에서는 놀라움을 감출 수 없었죠. 그렇습니다. 우리 나라 제주의 환경도 변하고 저 먼 동해바다의 사정도 바뀌었습니다. 과거엔 생각지도 못했던 기후 변화의 바람이 돌풍이되어 우리가 살고 있는 땅과 바다, 이 지구에 서서히 영향을 끼치기 시작했습니다.

 지구 온난화의 영향인 것은 유치원 아이도 알고 있기 때문에, 본질적인 이유보다는 신재생에너지 개발과 보급에 앞장서고 싶은 한 사람으로서 그 해결 방안을 공부하고 그 것을 기록으로 남기고자 합니다.

     가장 큰 문제는?

 < 유엔환경계획(UNEP)이 발표한 2014 배출량 간극보고서>는 산업혁명 이전 대비 지구 평균 기온 상승을 2℃ 이하로 제한하여 기온상승으로 인한 자연재해를 방지하고자하는 성격을 띄고 있는데, 인류에게 허용된 CO2 배출량은 120억 기가톤 정도로, 현재 추세라면 향후 30년 안에 허용치를 초과할 것으로 전망하고 있다고 합니다.

 2050년이 도래하면 전 세계의 CO2 배출량이 620억 톤을 상회하게 되지만, 기술력의 축적과 그에 상응하는 노력에 의해 140억 톤 가량으로 줄일 수 있을 것이라는 국제에너지기구(IEA)의 전망이 있으며, 감축량 480억 톤 중 91억 톤(약 19%) 정도는 CCS 기술로 해결 할 수 있다고하니 오늘 말씀드릴 CCS의 중요성을 다시 한 번 생각할 수 있게 되겠습니다.

     배출을 줄이자

 앞에서 언급했듯이 온실효과의 이유는 온실가스의 과다 배출때문입니다. 그 중에서도 이산화탄소는 배출되는 전체 온실가스 양의 77%를 차지하며 지구 온난화를 가속화시키고 있습니다. 바꿔말하면 이산화탄소만 배출하지 않는다면 현재 배출되는 온실가스의 양을 23%로 줄일 수 있다는 뜻이 되겠죠.

 

 하지만 모두의 바람과는 달리 화석연료를 소모해야하는 철강산업과 발전산업에서는 이산화탄소를 배출하지 않을 수 있는 가능성은 0%라고 볼 수 있습니다. 절대적인 측면에서 바라보았을 때, 국내에서 발생하는 CO2의 83% 정도는 에너지의 중심인 발전에 있어 화력발전의 비율이 높아질 것으로 예상되고 있습니다. 궁극적인 목표 달성을 위해 대체자원의 개발이 끊임없이 진행되고 있는 것은 사실이지만 기술력의 부족, 막대한 투자비용, 수지타산에 맞지 않는 단가 등의 이유로 아직 산업 전반적으로는 화석 연료에 의존하고 있습니다. 이러한 여러가지 애로사항으로 인해 CO2 발생 0%는 현재로선 먼 미래의 이야기처럼 들립니다.

 그러나, 기술의 비약적인 발전으로 배출되는 이산화탄소를 대기 중에 방출시키지 않고 포집하고 가공, 처리하여 실질적으로는 배출되는 양을 0으로 할 수 있다면 이야기는 달라집니다.

 과연 CCS는 어떤 기술이기에, 불가능해 보이는 일을 가능으로 만들 수 있을까요?

 

     CCS(Carbon Capture and Sequestration or Storage)

 요 즘 산업과 시장에서는 'Green'이 화두로 떠오르고 있습니다. IT와 자동차, 에너지와 모든 제조를 통틀어 이 'Green'을 빼놓고는 얘기가 되지 않으니말입니다. 그렇다면 어떤 방법으로 '이산화탄소 배출 제로'를 통해 'Green'을 실현할 수 있을까요?

 CCS, 즉 이산화탄소 포집 및 저장기술은 말 그대로, 발생하는 CO2를 포집하여 지하나 심해에 저장하거나 유용한 물질로 전환하는 기술이 되겠습니다. 이런 측면에서 본다면 CCS는 이산화탄소를 감축하기 위해 에너지의 절약과 자원의 효율적인 이용, 신재생에너지의 확대와 더불어 직접적으로 이산화탄소를 제어할 수 있는 기술입니다.

 이 를 위해서 CO2를 저비용, 고효율적 분류, 회수하는 포집 기술을 핵심으로 볼 수 있습니다. 때문에 CCS 전체 비용의 2/3를 포집비용에 투자하고 있으며 CCS의 확대와 국가 기술 경쟁력 확보를 위해서는 포집비용의 절감이 불가피합니다.

유 럽의 경우 Zero Emission Power Plant Project를 구상하고 이를 실현하기 위한 측면에서 CCS 기술을 적극 도입하기로 결정을 내렸습니다. 아직 시장형성 단계에 머무르고 있는 CCS 기술은 탄소배출권시장의 확대와 더불어 지속적으로 성장하여 본격적인 시장 형성은 돌아오는 2020년이 되어야 할 것이라는 예측이 있습니다.

 국 제에너지기구(IEA)에 의하면 CCS 플랜트 시장은 2020년까지 100기의 플랜트가 설치, 운영될 것이지만, 2030년에는 850기, 2050년 3,400기로 급속하게 성장할 것으로 내다보고 있습니다. 이에 따라 시장의 규모도 가파르게 성장하여 2020년이되면 세계 시장의 규모는 3,300억 달러에 미치며 국내시장도 44억 달러에 달할 것으로 전망되고 있습니다.

 최 근 한국전력 전력연구소는 탈황설비를 통해 CO2와 가성소다의 화학반응을 이용하여 부가가치 물질을 바로 생성해내는 실험을 성공시켰는데요, 이를 통해 CCS의 한계로 꼽히는 비용과 저장 공간의 문제를 해결했다고 볼 수 있겠습니다. 현재 CCS 기술은 시장 형성단계인점을 미루어 보았을 때, 초기비용을 줄이면 세계 시장을 선도할 수 있는 위치를 그 누구보다 빨리 선점할 수 있으리란 기대감이 듭니다. 또한 설치 이후 변환율을 90%까지 올렸다고하니 가히 놀라운 성과라고 할 수 있겠습니다. 순수 국내 기술로 온실가스 배출을 막으려는 끊임 없는 노력을 한다는 것이 뿌듯하고 자랑스럽습니다.

     국내 및 해외의 CCS 추진 동향

 2009 년 우리나라는 국가 온실가스 중기(2020) 감축목표를 2020년 배출전망치(BAU : Business As Usual) 대비 30% 감축하는 것을 확정지었습니다. G8 정상이 2008년 기후변화방지를 위해 기술의 조기 사용화(2020년)를 위한 구체적 계획을 공동성명(일본 도야쿄)에 담는 등 CCS기술개발의 필요성에 대한 공감대 형성에 발맞춰가기 위해서죠.

 또 한CO2 감축을 위한 방안으로 8개 기술을 고려하고 있지만 비용과 기술적 측면 대비 현재 접근가능한 기술은 CCS가 유일하기 때문에 정부는 CCS 기술을 저탄소 녹생성장을 위한 중점육성기술로 지정하고 2020년까지 상용화와 국제 경쟁력 확보를 목표롤 'CCS 종합추진계획'과 '중장기 CCS 기술개발 비전 및 목표'를 수립했습니다.

 특 히 미래창조과학부는 한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터(KCRC)를 설립하고 '한국 CCS 2020 사업'을 통해 차세대 CCS 기술개발을 지원하고 있습니다. 포집기술은 정상화에 다다랐으나, 저장과 대규모 실증면에서는 세계적 위치에 이르지 못하는 부분을 뒷받침하려는 자구책으로 해석할 수 있겠네요.

 전 세계를 기준으로 보았을 때, 10~30MW급 포집 파일럿플랜트가 건설 또는 운영 중에 있는데 일부에선 100MW급도 실증이 추진되고 있습니다. 선진국들의 이목을 끌고 있는 CCS개발 현황 및 노력을 국가별로 한 번 살펴볼까요?

     미국

  미국 은 에너지부(DOE) 주도롤 9개 부처가 참여하는 탄소절감 R&D 프로그램을 추진하고 있습니다. 주요 연구개발은  NETL(국립에너지기술연구원) 중심으로 진행되고 있습니다. 이 프로그램은 10% 이하의 추가비용으로 인해 발생된 CO2의 90% 포집과 포집한 CO2의 99% 영구저장을 목표로 화석연료전환시스템을 개발하고 있습니다.

또한 탄소처리프로그램(Carbon Sequestration Program) 등으 추가 프로젝트도 추진되고 있습니다.

     유럽연합

 

신재생에너지 분야의 선진대열엔 유럽이 있습니다. 가히 가공할만한 기술력과 끊임없는 연구개발, 정부의 지원 등 뭐 하나 나무랄 데 없는 조건을 갖추고 있습니다.

 이런 유럽연합이 CCS에 관심을 두는 것도 어쩌면 당연한 결과인데요, 우선 유럽 연합은 2020년까지 CO2 제로 배출을 목표로하는 무배출 화력발전소 (ZEP : Zero Emission Power Plant Platform) 실현 계획 을 수립하고, CCS 비용 목표를 24유로/tCO2(포집 20유로/tCO2, 수송저장 4유로/tCO2)로 설정했습니다. 2015년까지 15개 정도의 실증 플랜트를 추진하고 이후 2030년까지 80~120개의 대규모 실증 프로젝트를 계획하고 있습니다.

     일본

 일본 은 자체적으로 COOL Earth 계획을 수립하고 경제산업성 산하 지구환경산업기술연구기구(RITE)를 중심으로 '2015년까지 CCS기술 실증, 2020년 이후 포집비용 1,000엔/tCO2을 목표로 설정했다. 또한 2008년 Japan CCS 주식회사를 설립하여 훗카이도에 대규모 CO2 저장 실증 프로젝트를 추진하고 있다.

     미래를 위하여

 온 실가스 감축은 궁극적 목표는 신재생에너지로의 대체인점을 고려한다면, 현재 세계 흐름에 맞춰 선진국형 기술력을 보유하고 있는 것은 사실이다. 그 과정에서 CO2의 절대적인 배출량을 줄여야하는 과도기를 거쳐야하는만큼 에너지를 절약, 효율적으로 이용하고 원전을 확대함과 동시에 CCS 기술을 개발, 보급하여야한다.

 더 욱이 2015년부터 탄소배출권거래제가 실시되고 있는만큼, 이를 위해 보다 실효적인 기술개발 지원과 제도가 뒤따라야할 것이다. 서양의 선진화된 신재생에너지 기술과 보급률을 부러워하곤 있지만 우리나라의 제도가 다소 미흡하고 지원이 부족했던 점은 사실이기 때문이다. 정확한 목표와 계획을 축으로 삼아 축적된 기술력, 제도와 지원의 톱니바퀴가 어울려 CCS 기술 시장뿐 아니라 미래 신재생에너지 시장을 주도하는 우리나라가 되기를 간절히 바랄뿐이다.

 미래를 담보로한 진보에는 미래세대를 위한 책임감이 있어야한다.그런 의미에서 인류의 보편적 가치인 환경을 보존해야한다는 것, 이것이 책임을 이행하는 것이 아닐까 생각해본다.

이 자료는 정부가 지원하는

<고경력 과학기술인 활용, 지원 사업 ReSEAT 프로그램, www.reseat.re.kr)>

으로 수행한 분석 보고서의 내용 요약본을 참고한 것임