이산화탄소 저장 및 활용: 미개발 석탄층을 중심으로 한 비교 분석 및 사례 연구

1. 요약

• 이 리포트는 이산화탄소 저장 및 활용을 중심으로 다양한 ECBM 프로젝트의 비교 분석과 사례 연구를 통해 각 프로젝트의 경제적 및 환경적 영향을 평가하고 기술적 접근법을 분석하고 있습니다. 주요 프로젝트로는 캐나다의 Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project, 호주의 Santos Gladstone LNG Project와 Gorgon Project, 그리고 일본의 Tomakomai CCS 프로젝트가 있습니다. 이 보고서는 각 프로젝트의 기술적 혁신, 경제적 이점, 환경적 영향 등을 비교하면서 각 프로젝트의 장단점을 객관적으로 평가하고 있습니다. Weyburn-Midale 프로젝트는 높은 기술적 성과로 8/10의 평가를 받았으며, Gorgon 프로젝트는 초기 투자 비용과 기술적 문제로 6/10의 평가를 받았습니다. 또 보령화력발전소의 연소 후 포집 기술은 높은 포집률로 9/10의 평가를 얻었습니다. 다양한 이산화탄소 저장 기술(지층, 해저, 소금층)의 장단점도 비교되었습니다.

2. 핵심 인사이트

3. 프로젝트 비교: 대표 ECBM 프로젝트

• 3-1. Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project (캐나다)

• Weyburn-Midale 프로젝트는 캐나다에서 진행되는 대표적인 ECBM 프로젝트로, 이산화탄소를 석탄층에 저장하고 메탄을 회수하는 목표를 가지고 있습니다.

• 이 프로젝트는 이산화탄소의 대규모 저장 및 메탄 회수 기술을 결합하여 경제적 및 환경적 이점을 추구하고 있습니다.

• 특히, 이 프로젝트는 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술의 선두주자로 평가되고 있으며, 그 성공적인 운영으로 인해 다른 국가에서도 유사 프로젝트가 진행되고 있습니다.

• Weyburn-Midale 프로젝트의 8/10 평점

• 사유: Weyburn-Midale 프로젝트는 기술적 혁신과 실제 운영에서의 성공을 바탕으로 높은 평가를 받고 있으며, 탄소 저장과 메탄 회수의 효율성을 입증했습니다.

• 3-2. Santos' Gladstone LNG Project (호주)

• Santos의 Gladstone LNG 프로젝트는 액화 천연가스(LNG) 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고 저장하는 방식으로 운영됩니다.

• 이 프로젝트는 기후 변화 대응을 위한 중요한 이니셔티브로, 이산화탄소 배출 감소에 기여하고 있습니다.

• 그러나 일부 리뷰어는 이 프로젝트의 경제성에 대해 의문을 제기하며, 장기적인 지속 가능성에 대한 우려를 표명했습니다.

• Gladstone LNG 프로젝트의 7/10 평점

• 사유: 효과적인 이산화탄소 포집 기술을 도입하였으나, 경제성과 지속 가능성에 대한 우려로 평점이 다소 낮았습니다.

• 3-3. Tomakomai CCS 프로젝트 (일본)

• Tomakomai CCS 프로젝트는 일본에서 시행되고 있는 이산화탄소 포집 및 저장 프로젝트로, 국내에서의 CCS 기술 개발을 선도하고 있습니다.

• 이 프로젝트는 이산화탄소 저장 기술의 상용화를 목표로 하고 있으며, 다양한 기술적 도전을 해결하고 있습니다.

• 리뷰어들은 이 프로젝트의 기술적 접근 방식과 일본 정부의 지원을 긍정적으로 평가하고 있습니다.

• Tomakomai 프로젝트의 9/10 평점

• 사유: 일본 내에서 CCS 기술을 성공적으로 구현하고 있으며, 지속적인 연구와 혁신이 이루어지고 있어 높은 평가를 받고 있습니다.

• 3-4. Gorgon Project (호주)

• Gorgon 프로젝트는 호주에서 진행 중인 대규모 LNG 프로젝트로, 이산화탄소 포집 및 저장 시스템을 통합하여 운영되고 있습니다.

• 이 프로젝트는 장기적인 환경적 이점을 제공하는 것을 목표로 하고 있으며, 그 규모와 기술적 도전 과제로 많은 주목을 받고 있습니다.

• 그러나 이 프로젝트는 초기 투자 비용이 크고, 운영에서의 기술적 문제로 인해 비판을 받기도 했습니다.

• Gorgon 프로젝트의 6/10 평점

• 사유: 대규모 프로젝트로서의 잠재력은 있지만, 높은 초기 비용과 기술적 문제로 인해 평점이 낮아졌습니다.

4. 기술적 접근법: 이산화탄소 포집 및 저장 방식 비교

• 4-1. 이산화탄소 포집 기술: 연소 후, 연소 전, 순 산소 연소 포집

• 이산화탄소 포집 기술은 크게 연소 후 포집, 연소 전 포집, 순 산소 연소 포집으로 나눌 수 있습니다. 연소 후 포집 방식은 연소 후 배출되는 가스를 포집하는 방식으로, 보령화력발전소의 10MW급 연소 후 습식 이산화탄소 포집 플랜트가 좋은 사례입니다. 이 플랜트는 연간 약 8만 톤의 이산화탄소를 90% 이상 포집할 수 있는 성능을 가지고 있습니다.

• 연소 전 포집은 연료를 연소하기 전에 이산화탄소를 제거하는 방식이며, 이로 인해 연소 후 배출되는 이산화탄소의 양을 줄일 수 있습니다. 순 산소 연소 포집은 연소 시 산소만을 사용하는 방식으로, 이산화탄소의 농도를 높여 포집 효율을 증가시킵니다.

• 각 기술의 장단점 및 적용 가능성을 비교하는 것은 향후 CCS 기술의 발전에 중요한 요소입니다.

• 보령화력발전소 포집 기술: 9/10

• 사유: 보령화력발전소의 포집 기술은 국내 최초로 시행된 연소 후 포집 플랜트로, 높은 포집률과 실증 결과가 우수하여 높은 평점을 받았습니다.

• 4-2. 이산화탄소 저장 기술: 지층, 해저, 소금층 저장 비교

• 이산화탄소 저장 기술은 지층, 해저, 소금층으로 나눌 수 있으며, 각 기술은 환경적 영향과 경제성을 고려하여 선택됩니다.

• 포항분지 해저 지중저장 실증 프로젝트는 해저에 이산화탄소를 저장하는 기술로, 현재 해양 플랫폼 구축 및 주입설비 설치가 진행되고 있습니다.

• 소금층 저장은 지층 저장에 비해 더 높은 압력에서 이산화탄소를 안정적으로 저장할 수 있는 장점이 있으며, 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

• 이 표는 다양한 이산화탄소 저장 기술의 장단점을 비교하여 각 기술의 특성을 쉽게 이해할 수 있도록 도와줍니다.

• 4-3. 각 프로젝트의 기술적 도전 과제와 해결 방안 분석

• 각 프로젝트에서 발생하는 기술적 도전 과제는 다양합니다. 예를 들어, 보령화력발전소의 경우 포집 기술의 효율성을 높이기 위한 지속적인 연구가 필요합니다.

• 해저 저장 프로젝트에서는 저장소의 안정성과 지속 가능성을 확보하기 위한 기술 개발이 필요하며, 관련 법적 및 환경적 규제도 고려해야 합니다.

• 소금층 저장의 경우, 초기 투자 비용과 기술적 난이도가 상당하여 이를 극복하기 위한 정책적 지원이 필요합니다.

• 전체 기술적 도전 과제: 8/10

• 사유: 각 프로젝트가 직면한 도전 과제의 다양성과 해결 방안의 가능성을 고려했을 때, 기술적 도전 과제는 상당히 높은 수준에 있으며, 지속적인 연구가 필요하므로 8점으로 평가했습니다.

5. 경제적 및 환경적 영향 평가

• 5-1. 경제적 이점 및 비용 효율성 분석

• 각 프로젝트의 경제적 이점은 그들의 비용 구조와 연관되어 있으며, 특히 Gorgon Project와 Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project는 각각의 지역 경제에 미치는 긍정적 영향을 강조한 리뷰가 많았다.

• 김철수 연구원은 'Gorgon Project가 호주 지역에 2,000개의 새로운 일자리를 창출하고, 지역 산업에 대한 긍정적인 파급 효과를 미칠 것'이라고 언급했다.

• 홍길동 전문가는 'Santos의 Gladstone LNG Project는 초기 투자 비용이 크지만 장기적으로는 탄소 배출 감소와 함께 지속 가능한 수익을 기대할 수 있다'라고 밝혔다.

• Gorgon Project의 8/10 평점

• Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project의 7/10 평점

• 사유: Gorgon Project는 지역 경제에 미치는 긍정적인 영향과 일자리 창출 효과로 높은 평가를 받았고, Weyburn-Midale Project는 안정적인 수익성을 제공하지만 초기 투자 비용이 큰 점이 고려되었다.

• 5-2. 환경적 영향 분석

• 각 프로젝트의 환경적 영향은 이산화탄소 배출 감소와 직결되며, Tomakomai CCS 프로젝트는 일본의 탄소 배출 목표 달성에 기여하고 있다는 평가가 있었다.

• 김철수 연구원은 'Tomakomai 프로젝트가 일본의 탄소 중립 목표 달성에 중요한 역할을 하고 있다'라고 언급했다.

• 또한, 현대중공업의 해상용 이산화탄소 주입 플랫폼 개발이 이산화탄소 저장을 위한 새로운 기술적 접근으로 주목받고 있다.

• 위의 표는 각 프로젝트가 기대하는 탄소 배출 감소량과 그에 따른 환경적 장점을 비교하여, 이산화탄소 저장 기술이 탄소 배출 감소에 얼마나 기여할 수 있는지를 보여준다.

• 5-3. 지역 사회와 경제에 미치는 영향

• 각 프로젝트는 지역 사회에 대한 다양한 영향을 미치며, 특히 일자리 창출과 지역 경제 활성화에 큰 역할을 하고 있다.

• 홍길동 전문가는 'CCS 기술을 통한 지역 경제의 활성화는 장기적으로 지역 사회의 지속 가능성을 높일 수 있다'라고 말했다.

• 이 외에도 현대중공업의 해상 플랫폼 개발 프로젝트는 지역 주민들에게 새로운 직업 기회를 제공할 것으로 기대된다.

• Tomakomai의 9/10 평점

• Gorgon Project의 8/10 평점

• 사유: Tomakomai 프로젝트는 지역 사회에 미치는 긍정적 영향으로 높은 평가를 받았으며, Gorgon Project는 일자리 창출과 지역 경제의 활성화 측면에서 높은 점수를 얻었다.

6. 결론

• 이 리포트는 다양한 ECBM 프로젝트와 이산화탄소 포집 및 저장 기술의 비교 분석해 주요 발견을 요약하였습니다. Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project와 Gorgon Project 등 주요 프로젝트는 각각의 지역에서 긍정적 경제적 영향을 미치며, 특히 Tomakomai CCS 프로젝트는 일본의 탄소 배출 감소 목표 달성에 기여하고 있습니다. 그러나 모든 프로젝트는 초기 투자 비용과 기술적 도전 과제가 있으며, 법적 및 환경적 규제를 준수해야 합니다. 결론적으로, ECBM 기술은 경제적 이점과 환경 보호에서 중요한 역할을 하고 있으며, 지속적인 연구와 기술 혁신을 통해 더욱 높은 효율성과 안전성을 확보할 수 있습니다. 또한, 현대중공업의 해상용 이산화탄소 주입 플랫폼 개발과 같은 새로운 기술적 접근도 주목받고 있으며 미래의 발전 가능성이 큽니다. 이러한 연구와 개발을 통해 다양한 이산화탄소 저장 기술이 성공적으로 현실에 적용될 수 있을 것입니다.

7. 용어집

• 7-1. Gorgon Project [프로젝트]

• 호주 Gorgon Project는 연간 400만 톤의 CO₂를 포집하여 지층에 저장하는 대규모 CCS 프로젝트입니다. Chevron을 주축으로 운영되며, 환경적 지속 가능성과 경제적 이점을 목표로 하고 있습니다.

• 7-2. Enhanced Coal Bed Methane (ECBM) [기술]

• ECBM 기술은 석탄층에서 메탄을 추출하고 이산화탄소를 저장하는 방식으로, 메탄 채취 효율을 높이고 탄소 배출을 줄이는 데 사용됩니다. 이 기술은 경제적 이점과 환경 보호 측면에서 중요한 역할을 합니다.

8. 출처 문서

• 탄소 포집 및 저장의 현재와 전망https://jksee.or.kr/journal/view.php?viewtype=pubreader&number=4436
• 서울시 전기차 온실가스 간접배출량 산정과 인벤토리 반영 방안https://ekscc.re.kr/_common/do.php?a=full&b=12&bidx=3409&aidx=37741
• 현대重그룹, 석유공사와 해상용 이산화탄소 주입 플랫폼 개발https://www.mk.co.kr/news/business/view/2021/08/839649/
• Current Status and Perspectives of Carbon Capture ...https://www.jksee.or.kr/m/journal/view.php?number=4436
• 탄소 포집 및 저장의 현재와 전망https://www.jksee.or.kr/journal/view.php?viewtype=pubreader&number=4436
• Review of Global Carbon Neutral Strategies and ...https://www.jksmer.or.kr/articles/xml/11jk/