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탄소중립 혁신: CCUS와 CCS의 모든 것

일일 보고서 2024년 10월 25일
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목차

  1. 요약
  2. CCUS 기술의 정의와 분류
  3. CCUS 기술의 글로벌 동향
  4. CCS 기술의 상업적 적용 현황
  5. 한국의 CCUS 기술 개발과 정책
  6. 결론

1. 요약

  • 이 리포트에서는 CCUS(탄소포집 및 활용 및 저장)와 CCS(탄소포집 및 저장) 기술이 기후변화 대응에서 어떤 역할을 수행하는지를 다루며, 주요 국가들의 정책과 기업들의 투자 현황을 분석합니다. 중국의 CCUS 전략과 미국의 CCS 기술 정책 지원, 상업적 적용 현황 등을 파악하고, 한국의 에너지 기업 및 중소기업의 기술 적용 사례도 소개합니다. 또한, CCS 기술의 경제적 효율성과 정책적 지원 현황을 통해 탄소중립 실현 가능성을 평가합니다. 이 기술들이 환경적 효과를 가져오고 있음을 입증하며, 경제적 기회를 창출할 잠재력이 있음을 설명합니다.

2. CCUS 기술의 정의와 분류

  • 2-1. CCUS의 개념과 중요성

  • CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술은 기후변화 대응을 위한 혁신 기술로, 이산화탄소를 포집하여 활용하거나 저장하는 방식입니다. 이 기술을 통해 탄소배출량을 줄이지 않아도 탄소중립을 실현할 수 있다는 점에서 중요한 의미를 가집니다. 중국은 CCUS를 기후변화 대응의 주요 전략으로 채택하고 있으며, 관련 기술 확보에 집중하고 있습니다. 예를 들어, IT 기업 텐센트는 2023년부터 3년간 총 2800만 달러(약 383억원)를 CCUS 스타트업에 투자하기로 하였습니다. 또한, 2000년부터 2024년 2월까지 전 세계 탄소 포집 관련 기술 특허 1만191건을 등록하여 총 특허의 약 절반을 차지하고 있습니다. CCUS 기술은 단순한 이산화탄소 감축을 넘어 새로운 경제적 가치를 창출할 수 있는 잠재력을 지니고 있으며, 탄소중립 실현을 앞당길 뿐만 아니라 새로운 산업 혁명의 기폭제가 되는 역할을 할 수 있습니다.

  • 2-2. CCU와 CCS의 차이점

  • CCUS는 크게 CCU(Carbon Capture and Utilization)와 CCS(Carbon Capture and Storage) 두 분야로 나뉩니다. CCS는 산업 현장에서 발생하는 이산화탄소를 포집해 지중이나 해저에 저장하는 기술로, 주로 석유 시추 기술과 인프라를 활용하여 나타나는 비용 효과성이 특징입니다. 예를 들어, 미국의 엑손모빌은 오는 2025년까지 20개 CCUS 관련 프로젝트를 추진할 계획이며, 텍사스 지역에서 연간 1억 톤의 이산화탄소를 포집해 멕시코만 해저에 저장하는 CCS 허브 구축 사업을 진행하고 있습니다. 반면 CCU는 포집한 이산화탄소를 화학제품의 원료나 건축자재로 활용하는 기술입니다. 중소기업에서도 이산화탄소 포집 기술을 활용해 드라이아이스를 생산하는 설비를 갖추고 있으며, 이는 CCU 기술의 실용적인 적용 사례로 평가받고 있습니다. 정부 차원에서도 과학기술정보통신부가 CCUS 실증사업을 공모하며 기술 개발을 독려하고 있는 상황입니다.

3. CCUS 기술의 글로벌 동향

  • 3-1. 중국의 CCUS 기술 전략과 투자

  • CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage, 탄소포집 및 활용 및 저장) 기술은 기후변화 대응의 주요 전략으로 중국에 의해 채택되고 있습니다. 중국 정부는 탄소중립 실현을 위한 혁신적인 기술로 CCUS를 강조하고 있으며, 이에 대한 투자 또한 활발하게 이루어지고 있습니다. 2023년부터 3년간, IT 기업 텐센트는 CCUS 스타트업에 총 2800만 달러(약 383억원)를 투자할 계획입니다. 이 외에도 중국은 2000년부터 2024년 2월까지 탄소 포집 관련 기술에 대해 총 1만191건의 특허를 등록하여, 전 세계의 약 절반을 차지하고 있습니다. 이는 CCUS 기술 확보에 대한 중국의 집중적인 노력을 잘 보여줍니다. CCUS 기술은 크게 두 분야, 즉 CCS(Carbon Capture and Storage, 탄소포집 및 저장)와 CCU(Carbon Capture and Utilization, 탄소포집 및 활용)로 나누어집니다. CCS 기술은 산업 현장에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 지중이나 해저에 영구적으로 저장하는 방식이며, CCU는 포집한 이산화탄소를 화학 제품 원료나 건축 자재로 활용하는 기술입니다. 중국의 CCUS 기술 개발 외에도, 글로벌 에너지 기업들은 CCS의 경제성을 논의하고 있으며, 미국의 엑손모빌은 2025년까지 20개의 CCUS 관련 프로젝트를 계획하고 있습니다. 예를 들어, 텍사스 지역에서 연간 1억 톤의 이산화탄소를 포집하여 멕시코만 해저에 저장하는 프로젝트가 진행 중입니다.

  • 3-2. 미국의 CCS 기술 활용과 정책 지원

  • 미국은 탄소중립 달성을 위한 중요한 기술인 CCS(Carbon Capture and Storage)에 집중하고 있으며, 이를 위해 다수의 정책과 투자 활동을 강화하고 있습니다. 미국은 2050년까지 탄소 순배출량 ‘0’ 달성을 목표로 하며, 2030년까지는 2005년 대비 온실가스 배출량을 50~52% 줄이는 것을 목표로 하고 있습니다. 미국은 CCS 기술을 통해 산업 공정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 지하 염수층 또는 심부 지층에 영구적으로 격리하는 방식을 채택하고 있습니다. 최근에는 대기 중에 이미 배출된 이산화탄소를 직접 포집해 제거하는 직접탄소포집(Direct Air Capture, DAC) 기술이 상업화되고 있습니다. 블룸버그NEF에 따르면, CCS의 중요성이 증가함에 따라 2030년까지 전 세계 탄소 포집량이 현재의 6배 증가한 약 2억7900만 톤에 달할 것으로 예상됩니다. 미국의 정부는 2021년 인프라 투자 및 고용법과 2022년 인플레이션 감축법을 통과시키면서 CCS 기술 활성화를 위한 정책적 지원을 더욱 강화하였습니다. 특히 인플레이션 감축법(IRA)에서는 45Q 세액 공제를 개정하여 세액 공제 범위를 확대하고, 기업들이 민간 부문에서 CCS를 도입할 수 있도록 인센티브를 제공하고 있습니다. 또한, 45Q 세액 공제제도는 탄소 감축량에 따라 지원 금액을 조정하여, 석유화학 및 수소 생산 등 주요 산업에서 적극적인 CCS 도입을 유도합니다. 미국 내에서는 15개의 CCS 시설이 운영 중이며, 주요 탄소 포집 기술은 저렴한 천연가스 처리, 에탄올 생산 및 비료 생산 공정에서 사용되고 있습니다. 앞으로는 CCS 기술의 활용 범위가 블루수소 생산, 발전 부문 등으로 다양화될 것으로 예상됩니다.

4. CCS 기술의 상업적 적용 현황

  • 4-1. 글로벌 CCS 프로젝트 현황

  • CCS(탄소포집 및 저장) 사업은 기후변화 대응 차원에서 급속히 증가하고 있으며, 현재 전 세계에서 총 30개의 CCS 사업이 운영되고 있으며 연간 저장용량은 43 Mtpa에 달합니다. 11개의 CCS 사업이 건설 중이며, 78개의 사업이 FEED 상태의 설계 단계에 있으며, 75개의 사업은 초기 개발 계획 단계에 있습니다. 이에 따라 운영 중인 사업을 제외한 건설 및 계획 중에 있는 166개 사업의 연간 저장용량은 200 Mtpa에 이릅니다. 2022년 중에는 61개의 프로젝트가 추가되었으며, 이는 2020년까지 발표된 운영 중이거나 개발 중인 CCS 시설들 수를 웃도는 수치입니다. 특히 2022년에는 Drax Power Station에서 세계 최대 단일 바이오 에너지 포집 프로젝트가 발표되었고, 노르웨이의 Klemetsrud Waste-to-Energy CCS 프로젝트는 최초의 상용 규모 CCS 프로젝트로 주목받고 있습니다. 또한 캐나다의 Glacier CCS 프로젝트는 포집 기술 회사인 Entropy가 천연 가스 연소 왕복 엔진에서 CO₂ 포집 시설을 시운전한 사례로, CCS 프로젝트가 다양한 분야에서 연결되고 있음을 보여줍니다.

  • 4-2. CCS 기술의 경제적 효율성

  • CCS 기술의 경제적 효율성은 다양한 요인에 영향을 받습니다. 예를 들어, 현재 CCS 기술을 적용하기 위해서는 이산화탄소 포집 비용이 중요한 요소로 작용하고 있습니다. 포집 비용은 시설의 규모와 기술에 따라 차이를 보이지만, 현재 DAC(공기 직접 포집) 방식의 포집비용은 시스템의 모델에 따라 600$/t 수준에 달하고 있습니다. 반면, 상용화 단계에 있는 Carbon Engineering의 액체흡착 방식의 포집비용은 147-264$/t, Climeworks의 고체흡착 방식의 경우 88-228$/t으로 예측됩니다. 정부 및 지역의 정책 지원, 저탄소 기술에 대한 투자, 재정적 인센티브 강화가 CCS 프로젝트의 경제성을 높이는 중요한 요소로 작용하고 있습니다.

5. 한국의 CCUS 기술 개발과 정책

  • 5-1. 국내 에너지 기업의 CCS 프로젝트

  • 국내 대표 에너지 기업들이 다양한 CCS(탄소 포집 및 저장) 개발 프로젝트를 진행하고 있습니다. 이는 기후변화 대응과 탄소중립 실현을 위해 CCUS 기술 시장에 적극적으로 참여하는 모습입니다.

  • 5-2. 중소기업의 CCU 기술 적용 사례

  • 일부 중소기업은 이산화탄소 포집 기술을 활용하여 드라이아이스를 생산하는 설비를 갖추고 있습니다. 이 드라이아이스는 물류창고에서 널리 사용되며, CCU(탄소 포집 및 활용) 기술의 실용적인 적용 사례로 평가받고 있습니다.

  • 5-3. 정부의 기술 개발 지원 현황

  • 정부는 과학기술정보통신부를 통해 CCUS 실증사업을 공모하여 기술 개발을 독려하고 있습니다. 이는 정부, 산업계, 학계가 협력하여 CCUS 기술의 상용화를 앞당기고, 관련 산업 생태계를 조성하기 위한 노력으로 이해됩니다.

6. 결론

  • CCUS와 CCS 기술은 탄소중립 실현에서 필수적이며, 각국의 지원 아래 발전하고 있습니다. 주요 국가와 기업들이 활발히 투자하는 것은 이 기술들의 경제적 기회 창출 가능성을 잘 보여줍니다. 그러나 기술의 경제성 확보와 환경적 영향 평가가 더 필요합니다. 특히, CCS의 경우 포집 비용이 여전히 높은 수준이고, CCU 기술은 상용화 단계가 미흡하여, 이들 요소가 향후 성공이나 확산을 좌우할 것입니다. 미래에는 정책적 지원과 협력 강화를 통해 CCUS와 CCS 기술의 실질적 적용이 확대되고, 기후 변화를 효과적으로 완화할 것으로 기대됩니다. 한국에서는 정부와 기업의 협력으로 관련 기술의 상용화를 가속화하며, 글로벌 동향에 발맞추고 있습니다.

7. 용어집

  • 7-1. CCUS [기술]

  • CCUS는 Carbon Capture, Utilization and Storage의 약자로, 이산화탄소를 포집하고 이를 활용하거나 저장하는 기술입니다. 이는 탄소중립 실현을 위한 혁신적인 방법으로 주목받고 있습니다.

  • 7-2. CCS [기술]

  • CCS는 Carbon Capture and Storage의 약자로, 이산화탄소를 포집한 후 지중이나 해저에 저장하는 방식입니다. 현재 여러 국가에서 탄소중립 목표 달성을 위한 핵심 기술로 발전 중입니다.

  • 7-3. CCU [기술]

  • CCU는 Carbon Capture and Utilization의 약자로, 포집된 이산화탄소를 화학제품 원료나 건축자재 등으로 활용하는 기술입니다. 경제적 가치 창출 가능성이 있어 많은 기업과 국가들이 주목하고 있습니다.

8. 출처 문서