안녕하세요. 긍정왕윤행복입니다. (*´∪`)
오늘은 CCUS(탄소 포집·활용·저장 기술)에 대해 알아보겠습니다.
I. CCUS(탄소 포집·활용·저장 기술) 뜻
CCUS는 Carbon Capture Utilization and Storage의 약자로, 화석연료를 사용할 때 발생하는 이산화탄소를 포집하여 압축·수송 과정을 거쳐 땅 속에 저장하는 기술과, 포집한 탄소를 필요한 곳에 활용하는 기술을 모두 포함하는 개념입니다. 즉, CCUS는 CCS(Carbon Capture and Storage)와 CCU(Carbon Capture and Utilization)의 개념을 합한 것입니다.
1. CCS(Carbon Capture and Storage) 뜻
포집한 이산화탄소를 지하에 저장하는 기술로, 파이프라인이나 선박을 이용해 운반한 이산화탄소를 육지와 바다 깊은 땅 속에 주입하여 저장하는 것입니다. 즉, 화석연료로부터 발생한 이산화탄소를 지구로 반환하는 매커니즘을 만드는 것입니다.
2. CCU(Carbon Capture and Utilization) 뜻
포집한 이산화탄소를 이용해 건축자재, 연료, 화학물질 등의 새로운 부가가치를 만드는 기술입니다.
II. CCUS의 필요성
전세계적으로 가장 열풍인 ESG 실행 전략 중 하나는 탄소중립입니다. 그리고 CCUS는 탄소중립 달성의 핵심 기술입니다. 국제에너지기구(IEA)는 2070 글로벌 탄소중립 과정에서의 CCUS의 기여도를 전체 이산화탄소 감축량의 15% 수준으로 제시하고, ‘CCUS 없이는 탄소중립은 불가능하다’고 전망하고 있습니다. 또한, 2023년 IPCC 6차 종합보고서에는 각국의 탄소중립 목표 달성을 위해서는 CCUS 적용이 필요하다는 CCUS에 대한 중요성을 언급한 바 있습니다.
즉, 탄소중립을 위해 CCUS는 필수 기술임을 알 수 있습니다.
III. 탄소 포집 기술
단언컨대 CCUS의 핵심은 탄소 포집 기술입니다. 대기 중에 이산화탄소가 차지하는 비중은 0.04%밖에 안 되기 때문에, 효율 높은 탄소 포집만이 많은 저장량과 높은 활용률로 이어질 수 있기 때문입니다.
1. 포집 위치에 따른 탄소 포집 기술
① 연소 전 포집(Pre-combustion)
연료를 사전에 처리하여 이산화탄소와 수소로 전환시킨 후 이산화탄소를 포집하는 동시에 수소도 생산하는 기술입니다.
② 순산소 연소(Oxy-combustion)
순도 높은 산소와 재순환된 배기가스를 이용해 미분탄을 연소시켜 이산화탄소와 물이 대부분인 배기가스로 전환하여 이산화탄소를 포집하고 물은 응축하는 기술입니다.
③ 연소 후 포집(Post-combustion)
화석연료 연소에서 발생하는 배기가스에서 이산화탄소를 포집하는 방법으로, 주로 발전 시설에서 주로 사용됩니다.
2. 포집 방법에 따른 탄소 포집 기술
연소 후 포집 시, 배기가스 내의 이산화탄소의 비율이 매우 낮습니다. 즉, 수송 및 저장을 위한 일정량이 필요하며, 이를 얻기 위한 방법은 크게 흡수법, 흡착법, 막분리법으로 나뉩니다.
① 흡수법
흡수법은 배기가스 내 이산화탄소를 용액 흡수제를 활용하여 포집하는 방법으로, 이산화탄소 포집 방법 중 가장 많이 사용되는 방법입니다.
② 흡착법
흡착법은 고체 상태의 흡착제를 활용하여 배기가스 내 이산화탄소를 흡착, 포집하는 방법입니다.
③ 막분리법
막분리법은 고분자 분리막 등을 이용하여 이산화탄소만을 분리하여 포집하는 방법입니다.
IV. CCUS의 한계점
1. 경제성
대기중의 이산화탄소는 0.04%뿐이므로, 이를 포집하기 위해서는 99.96%의 Air도 함께 채취해야 합니다. 이 과정에서 대량의 에너지가 필요하며, 이 에너지를 충당하기 위해서는 막대한 추가 비용이 발생합니다.
2. 저장소의 장기 안정성
포집한 이산화탄소의 저장 과정에서 이산화탄소가 새어나와 다시 대기중으로 방출되는 경우가 발생할 수 있으며, 저장 기술력에 대한 위험성이 보고되고 있습니다.
현재 많은 글로벌 기업들이 CCUS에 대한 연구와 투자를 진행중이고, 활용하고 있는데요. 저는 언제 상용화가 될지 기대하고 있습니다. 오늘 포스팅은 여기서 마치겠습니다.