탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS)-배경 원리 장점 단점 활용 전망

탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS)은 대기 중으로 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 지하에 저장하거나 다른 방식으로 처리하는 기술입니다. 이는 기후 변화 대응 전략의 중요한 요소로, 화석 연료 사용으로 인한 CO₂ 배출을 줄이는 데 큰 역할을 합니다. 다음은 CCS의 배경, 원리, 장점, 단점, 활용 및 전망에 대해 자세히 설명합니다.

배경

기후 변화는 전 세계적으로 중요한 문제로 부상했으며, 이산화탄소와 같은 온실가스의 증가가 주요 원인으로 지목되고 있습니다. 산업 활동, 특히 화석 연료의 사용은 CO₂ 배출의 주요 원인입니다. 국제사회는 기후 변화에 대응하기 위해 파리협정 등 다양한 협약을 통해 온실가스 배출 감축 목표를 설정하고 있습니다. CCS는 이러한 배출 감축 목표를 달성하기 위한 기술적 해결책 중 하나로 제안되었습니다.

원리

CCS는 크게 세 단계로 구성됩니다:

1. 탄소 포집(Capture):
   • 후연소 포집(Post-combustion capture): 연소 후에 배출되는 배기가스에서 CO₂를 분리하는 방법입니다. 일반적으로 아민 기반 용매를 사용하여 CO₂를 흡수합니다.
   • 전연소 포집(Pre-combustion capture): 연료를 연소하기 전에 CO₂를 분리하는 방법입니다. 연료를 가스화하여 수소와 CO₂로 변환하고, CO₂를 분리하여 포집합니다.
   • 산소 연소 포집(Oxy-fuel combustion): 연소에 사용되는 공기를 순수한 산소로 대체하여 CO₂와 물만 배출되게 하여 CO₂를 쉽게 포집할 수 있습니다.
2. 탄소 운송(Transport):
   • 포집된 CO₂는 파이프라인, 트럭, 선박 등을 통해 저장 장소로 운송됩니다. 파이프라인이 가장 일반적인 운송 방법입니다.
3. 탄소 저장(Storage):
   • 지질 저장(Geological storage): 포집된 CO₂를 지하 깊숙한 곳에 있는 빈 유전, 가스전, 염수층 등에 주입하여 저장합니다.
   • 해양 저장(Ocean storage): CO₂를 해양 깊숙한 곳에 주입하여 저장하는 방법입니다. 그러나 이 방법은 환경적 영향을 고려하여 제한적으로 사용됩니다.
   • 광물 탄산화(Mineral carbonation): CO₂를 광물과 반응시켜 고체 형태로 변환하여 저장하는 방법입니다.

장점

1. 온실가스 감축: CCS는 대기 중으로 배출되는 CO₂를 직접 포집하여 감축할 수 있어 기후 변화 완화에 큰 기여를 합니다.
2. 에너지 전환 지원: 화석 연료 기반 발전소와 산업 공정에서 CO₂ 배출을 줄이므로, 에너지 전환 과정에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.
3. 기술적 성숙도: 일부 CCS 기술은 이미 상용화되어 운영 중이며, 기술적 성숙도가 높아지고 있습니다.
4. 다양한 적용 가능성: 전력 생산, 시멘트, 철강, 화학 등 다양한 산업 분야에 적용 가능합니다.

단점

1. 비용 문제: CCS 기술은 초기 설치 비용과 운영 비용이 높아 경제성이 부족할 수 있습니다. 이는 기술 발전과 비용 절감이 필요한 부분입니다.
2. 에너지 소모: CO₂ 포집과 압축, 운송 및 저장 과정에서 상당한 에너지가 소모되며, 이는 전체 에너지 효율을 감소시킬 수 있습니다.
3. 지질 위험: 지하 저장의 경우, 지진이나 지질학적 변동에 의해 CO₂가 누출될 위험이 있습니다.
4. 정책 및 규제: CCS의 상용화를 위해서는 명확한 정책과 규제 프레임워크가 필요하며, 이는 국가 간의 협력이 요구됩니다.

활용

1. 전력 산업: 석탄, 천연가스 발전소에서 배출되는 CO₂를 포집하여 저장함으로써 배출을 줄일 수 있습니다.
2. 산업 공정: 시멘트, 철강, 화학 산업 등에서 발생하는 CO₂를 포집하여 산업 전반의 배출을 감축할 수 있습니다.
3. 자원 회수: 포집된 CO₂를 이용한 석유 증산 기술(EOR, Enhanced Oil Recovery)은 기존 유전에서 석유 생산을 증가시킬 수 있습니다.
4. 청정 연료 생산: 전연소 포집 기술을 이용하여 청정 수소 생산이 가능하며, 이는 다양한 에너지 전환 기술에 활용될 수 있습니다.

전망

CCS 기술은 앞으로도 기후 변화 대응 전략의 중요한 부분으로 자리잡을 것입니다. 주요 전망은 다음과 같습니다:

1. 기술 발전: 포집, 운송, 저장 기술의 지속적인 연구 개발을 통해 비용 절감과 효율성 향상이 기대됩니다.
2. 정책 지원: 많은 국가에서 CCS 기술을 촉진하기 위한 정책적 지원이 강화될 것으로 예상됩니다.
3. 탄소 시장: 탄소 배출권 거래제와 같은 탄소 시장이 활성화되면서 CCS 기술의 경제적 유인이 증가할 것입니다.
4. 국제 협력: 글로벌 기후 변화 대응을 위한 국제 협력이 강화되면서, CCS 기술의 국제적 표준화와 협력이 촉진될 것입니다.

CCS 기술은 기후 변화 완화와 지속 가능한 발전을 위해 필수적인 기술로, 앞으로도 그 중요성과 활용 가능성이 증가할 것입니다.