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CCUS 기술: 탄소중립을 위한 필수 전략과 향후 방향

일반 리포트 2025년 04월 01일
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목차

  1. 요약
  2. CCUS 기술의 필요성
  3. CCUS 기술의 분류
  4. 현업 동향과 기술 개발 현황
  5. 정책적 제안 및 실천 방안
  6. 결론

1. 요약

  • CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage) 기술은 현재 기후 변화 문제 해결을 위한 가장 효과적인 전략 중 하나로 부각되고 있습니다. 이 기술은 대기 중의 이산화탄소를 수집하여 활용하거나 저장하는 과정으로, 탄소중립 목표를 달성하는 데 필수적인 역할을 하고 있습니다. CCUS의 필요성은 기후 변화라는 긴급한 문제에서 빗대어 설명할 수 있습니다. 지구 평균 기온 상승에 따른 극단적인 기상 현상과 생태계 파괴가 심화되는 가운데, 지속 가능한 발전을 위한 다양한 방식의 노력을 요구받고 있습니다. 이러한 환경적 맥락에서 CCUS 기술은 온실가스를 줄이는 데 기여하며, 국가 및 기업의 친환경 전략에 필수적으로 포함되고 있습니다.

  • CCUS 기술은 크게 탄소 포집 및 저장(CCS)과 탄소 포집 및 활용(CCU)으로 분류됩니다. CCS는 배출된 이산화탄소를 포집하여 지하에 저장하는 방식으로, 대규모 발전소와 산업 공정에서 흔히 사용됩니다. 반면, CCU는 포집된 이탄소를 활용하여 새로운 화학물질이나 제품으로 전환하는 방법으로, 경제적 가치를 창출하는 데 중점을 둡니다. 이 시점에서 CCUS가 지니는 중요성은 단순히 탄소 배출을 줄이는 것에 그치지 않고, 산업 전반의 효율성을 제고하고 자원의 지속 가능한 활용을 도모하는 데 있습니다.

  • 실제로, CCUS 기술은 다양한 시범 사업과 연구 개발을 통해 신속히 발전하고 있으며, 여러 국가에서 정책적으로 지원을 아끼지 않고 있습니다. 특히, 미국, 유럽연합, 중국 등 주요 국가들이 탄소중립을 위한 효과적인 기술로 CCUS를 채택하고 있습니다. 이들은 각각의 특성과 요구를 반영하여 CCUS 기술의 상용화를 위한 정책과 제도를 적극적으로 마련하고 있으며, 이로써 더 나은 지속 가능성을 추구하고 있습니다. 마지막으로, CCUS 기술의 발전이 기후 변화 대응의 중요한 축이 될 것이라는 점에서, 이러한 기술에 대한 투자는 더욱 중요하게 다뤄져야 할 것입니다.

2. CCUS 기술의 필요성

  • 2-1. 기후 변화와 탄소중립 목표

  • 기후 변화는 오늘날 인류가 직면한 가장 큰 도전 중 하나입니다. 지구의 평균 기온이 증가함에 따라, 해수면 상승, 극단적인 기상 현상, 생태계 파괴 등의 문제가 속출하고 있습니다. 이를 해결하기 위해 국제 사회는 2050년까지 탄소중립을 달성하겠다는 목표를 세웠습니다. 미국, 유럽연합, 중국 등 주요 국가들은 폐기물의 순환적 관리와 함께 탄소중립 사회로의 이행을 목표로 다양한 정책과 기술적 노력을 시행하고 있습니다.

  • 특히, CCUS(탄소 포집, 활용 및 저장) 기술은 탄소중립을 위한 필수 기술로 자리 잡고 있습니다. CCUS는 대기 중 이산화탄소를 직접 제거하거나, 산업 공정에서 발생하는 CO₂를 포집하여 저장 또는 활용함으로써, 온실가스의 농도를 줄일 수 있습니다. 국제 에너지 기구(IEA)에 따르면, 넷 제로를 달성하기 위해 CCUS 기술이 세계 탄소 감축량의 15%를 차지해야 할 것으로 예상되고 있습니다.

  • 2-2. CCUS의 정의와 중요성

  • CCUS는 Carbon Capture, Utilization and Storage의 약자로, 이산화탄소를 포집(Capture)하여 이를 재활용(Usage)하거나 지하에 저장(Storage)하는 기술을 통칭합니다. 이는 기존의 온실가스 배출을 줄일 수 있는 가장 효과적인 방법으로, 특히 화력발전소, 시멘트 공장, 철강 산업 등에서 그 효과가 두드러집니다.

  • CCUS 기술의 중요성은 단순히 탄소 배출을 줄이는 데에 그치지 않고, 산업 발전과 연계되어 있습니다. 탄소를 포집한 후 이를 활용하여 새로운 자원을 생성하거나, 기존 자원의 효율성을 높이는 데 기여할 수 있습니다. 따라서 CCUS는 탄소중립 시대의 중요한 산업 혁신으로 각광받고 있습니다.

  • 2-3. 지구 온난화의 위험성

  • 지구 온난화는 인류의 생존을 위협하는 심각한 문제로, 이는 고온 현상, 해양 생태계 파괴, 극단적인 기상 재해 및 인류의 건강에도 부정적인 영향을 미치고 있습니다. 이러한 현상은 지구의 생태계와 식량 생산 시스템, 수자원 관리에 큰 영향을 미치며, 전 세계적인 인구 이동 및 경제 불안을 초래할 수 있습니다.

  • 특히, 기후 변화에 따른 생태계의 혼란은 생물 종의 멸종을 가속화하고, 인간의 생존 기반을 약화시키고 있습니다. 이에 따라 CCUS 기술의 도입은 필수적입니다. 향후 CCUS 기술이 발전하면서 지구 온난화의 위험을 일부 완화할 수 있을 것으로 기대되며, 이는 기후 변화 대응의 중요한 일환으로 자리 잡고 있습니다.

3. CCUS 기술의 분류

  • 3-1. CCS(탄소 포집 및 저장)

  • CCS(탄소 포집 및 저장)는 대기 중 또는 공정에서 발생하는 이산화탄소(CO₂)를 포집한 후 지하에 저장하는 기술입니다. 이 기술은 이산화탄소의 방출을 줄이는 중요한 방법으로 널리 활용되고 있습니다. CCS는 일반적으로 포집, 수송 및 저장의 세 단계로 이루어집니다.

  • 포집 단계에서는 이산화탄소를 연소가스에서 분리하는데, 이는 여러 기술로 이루어질 수 있습니다. 습식 포집이 가장 일반적으로 사용되며, 아민 흡수제를 사용하여 가스를 탱크에 통과시키면서 CO₂를 선택적으로 분리합니다. 건식 포집에서는 고체 물질을 사용하여 CO₂를 흡착합니다. 이러한 기술들은 주로 대규모 발전소나 산업 공정에서 적용되며, 최근 개발된 직접공기포집(DAC) 기술도 이 범주에 포함됩니다.

  • 저장 단계에서는 포집된 CO₂를 압축하고 액체 상태로 만든 뒤, 적합한 지층에 주입하여 오랜 기간 안전하게 지하에 보관합니다. 이때, 층의 물리적 특성과 주입 지층의 깊이, 저장소의 안정성 등이 중요한 요소로 작용합니다. 적절한 저장소는 암석 꼭대기에 적절한 구조를 가지고 있어야 하며, 암석의 틈새에 CO₂가 잘 분포될 수 있어야 합니다.

  • 3-2. CCU(탄소 포집 및 활용)

  • CCU(탄소 포집 및 활용)는 포집된 이산화탄소를 저장하는 것이 아니라 이를 재활용 또는 활용하는 개념입니다. CCU는 CO₂를 다른 화학물질이나 제품으로 전환하여 가치를 창출하는 데 중점을 둡니다. CCU의 가장 일반적인 사용 사례는 포집된 CO₂를 음료수의 탄산가스, 드라이아이스, 또는 농업용 비료 등으로 활용하는 것입니다.

  • 현재 많은 연구가 CCU 기술에 대한 발전에 집중하고 있으며, 대체적으로 이산화탄소를 화학적으로 전환하여 메탄올 및 폴리우레탄과 같은 유용한 화합물로 만드는 방법이 연구되고 있습니다. 이러한 화합물은 산업에 다양한 방식으로 활용될 수 있으며, 이산화탄소의 감축 효과를 가져옵니다.

  • CCU 기술은 이산화탄소를 지속 가능한 자원으로 재창출하는 혁신적인 접근으로, 단순히 탄소를 저장하는 것이 아닌 경제적 가치도 동시에 추구할 수 있는 장점이 있습니다.

  • 3-3. 포집 기술의 발전

  • 최근 CCUS 기술 영역에서 포집 기술의 발전이 두드러집니다. 특히, 습식 포집 기술은 수십 년간 상용화되어 왔으나, 최신 연구들은 새로운 형태의 포집 기술을 지속적으로 개발하고 있습니다. 건식 포집 기술이 이를 대표하며, 특정 고체 물질을 사용하여 CO₂를 선택적으로 흡착하는 방법입니다. 이 기술은 에너지 소비량이 낮아져 경제적인 장점이 있지만, 아직 상용화 단계에 도달하지 못했습니다.

  • 기타 발전 기술로는 '분리막 기술'이 있습니다. 이는 CO₂와 다른 기체의 차별적 투과성을 이용한 방법으로, 주로 고비용 구조의 투가로부터 선택적으로 이산화탄소를 추출합니다. 현재 한국 전력 연구원과 특정 기업들이 협력하여 성능을 개선하기 위한 연구를 진행 중입니다.

  • 전 세계적으로 CCUS 기술 발표에 대한 긴급성과 필요성이 높아졌고, 또한 국제적으로 CCS 및 CCU 기술을 지원하기 위한 정책들이 강화되고 있습니다. 예를 들어, 유럽연합과 미국은 CCUS에 대한 다양한 기술적 지원 및 자본금 지원 정책을 통하여 응집력 있는 산업 기반을 다져가고 있습니다.

4. 현업 동향과 기술 개발 현황

  • 4-1. CCUS 기술의 최근 발전 사례

  • CCUS 기술은 최근 몇 년 간 급속도로 발전해왔으며, 여러 국가에서 시범 사업과 실증 프로젝트가 진행 중입니다. 예를 들어, 현대건설은 블루수소 생산을 위한 하이브리드 CO₂ 포집 액화 공정의 최적화 및 실증 사업을 다수의 기업과 함께 수행하고 있습니다. 이 프로젝트는 하루 최대 7톤 규모의 수소를 생산할 수 있으며, 향후 39톤까지 생산량을 확대할 계획입니다. 이런 기술 발전은 CCUS가 실제 상용화될 수 있는 기반을 마련하며, 탄소중립을 위한 실질적인 기여를 할 것으로 기대됩니다.

  • 4-2. 세계적인 정책 동향

  • 세계 각국은 탄소중립 목표를 달성하기 위해 CCUS 기술을 핵심 정책으로 삼고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)는 CCUS 기술이 없이는 2050년까지 넷 제로 목표 달성이 불가능하다고 강조하며, 이 기술이 전체 이산화탄소 감축량의 15%를 차지해야 한다고 밝히고 있습니다. 이러한 국제적인 압박 속에서 각국 정부는 연구 및 개발에 많은 자원을 투자하고 있으며, CCUS 관련 조세 인센티브와 정책 지원도 강화하고 있습니다.

  • 4-3. 본사 및 연구소의 역할

  • CCUS 기술의 발전을 위해 본사와 연구소들의 역할이 매우 중요합니다. 현대건설은 K-CCUS 추진단을 통해 네덜란드와의 국제 공동 연구를 진행하며, CCS 최적 저장 설계 및 설비 변환 기술을 개발하고 있습니다. 이와 같은 협력 체계를 통해 기술력을 강화하고 있으며, CCS 기술의 상용화 및 발전에 기여하고 있습니다. 또한, 많은 기업들이 CCUS 분야에서 기술 개발에 투자하여 보다 효율적인 포집 및 저장 기술을 확보하기 위해 노력하고 있습니다.

5. 정책적 제안 및 실천 방안

  • 5-1. CCUS 지원 정책 필요성

  • CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage) 기술은 탄소중립 달성을 위한 필수적인 요소로 인식되고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, CCUS 기술 없이는 넷 제로 목표를 달성할 수 없으며, 이 기술이 세계 이산화탄소 감축량의 약 15%를 차지해야 한다고 강조합니다. 따라서, CCUS 기술에 대한 강력한 지원 정책이 반드시 필요합니다. 특히, 한국의 경우 2030 NDC 상향 목표에 따라 CCUS 기술의 중요성이 더욱 커지고 있으며, 연간 CO₂ 감축 목표량을 늘려 연간 1, 120만 톤으로 조정하였습니다. 이런 맥락에서 정부는 CCUS 기술을 지원하기 위한 체계적이고 효과적인 정책을 수립해야 합니다.

  • 5-2. 국제적 협력 방안

  • CCUS의 효과적인 실행을 위해 국제적인 협력이 절실합니다. CCUS 기술은 고립된 국가에서 발전할 수 있는 기술이 아니므로, 여러 국가 간의 협력이 필요합니다. 예를 들어, 네덜란드는 전 세계에서 CCS 기술을 상업화하는 데 성공한 국가 중 하나로, 이들의 경험을 공유받고 협력할 수 있는 기회를 모색해야 합니다. 한국도 K-CCUS 추진단을 통해 네덜란드와의 기술 협력을 진행 중이며, 이를 더욱 확대함으로써 CCUS 기술의 상용화를 가속화할 수 있습니다. 특히, 저장소의 확보 및 공동 연구 개발을 통해 글로벌 차원의 CCUS 인프라 구축에 힘쓸 필요가 있습니다.

  • 5-3. 기업과 정부의 역할

  • CCUS 기술의 발전은 단순히 정부의 정책 지원만으로 이루어지는 것이 아니라, 기업의 적극적인 참여와 협력이 필수적입니다. 기업들은 기술 개발 및 상용화 단계에서 중요한 역할을 해야 하며, 이를 위해 정부는 자본금 지원 및 운영 보조금 등 다양한 재정적 인센티브를 제공해야 합니다. 또한, CCUS 기업이 직면할 수 있는 리스크를 정부가 분담하여 민간 투자를 유도해야 합니다. 이러한 방식으로 기업과 정부는 상호 협력하여 CCUS 기술을 효율적으로 발전시키고, 탄소중립 목표를 달성하는 데 기여할 수 있습니다. 예를 들어, 현대건설과 같은 기업들은 CCUS 관련 프로젝트에서 기술 리더십을 발휘하며, 이를 통해 CCUS 시장에서의 경쟁력을 강화할 수 있습니다.

결론

  • 결론적으로, CCUS 기술은 현재 기후 변화 대응의 핵심 기술로 자리매김하고 있으며, 이에 대해 전 세계적으로 집중적인 연구와 투자가 이루어지고 있습니다. 이러한 변화는 탄소중립 목표 달성을 위해 반드시 필요하며, 각국은 CCUS 기술 개발과 정책적 지원을 통해 효과적인 기후 대응을 모색해야 합니다. 정부의 정책적 지원과 기업의 협력이 결실을 맺는다면, 탄소중립 사회로의 이행은 더욱 실현 가능성이 높아질 것입니다.

  • 또한, CCUS 기술의 미래는 기후 변화뿐 아니라 경제와 산업의 방향성에도 큰 영향을 미칠 것으로 전망됩니다. 미래의 CCUS 기술은 단순히 탄소를 포집하고 저장하는 기술에서 벗어나, 다양한 산업과 경제적 가치 창출에 기여하는 혁신적인 솔루션으로 발전할 것입니다. 따라서 CCUS 기술의 발전은 인류의 탄소 배출을 줄이고 지속 가능한 환경을 만드는 데 있어 주도적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

  • 마지막으로, 이 기술의 상용화와 국제적 협력이 함께 이루어진다면, 탄소중립을 향한 중요한 이정표가 마련될 것이며, 이는 미래 세대에게 보다 나은 환경을 물려주는 첫걸음이 될 것입니다.

용어집

  • CCUS [기술]: CCUS는 Carbon Capture Utilization and Storage의 약자로, 이산화탄소를 포집하여 재활용하거나 저장하는 기술을 의미합니다.
  • CS [기술]: CCS는 Carbon Capture and Storage의 약자로, 배출된 이산화탄소를 포집하여 지하에 저장하는 기술입니다.
  • CU [기술]: CCU는 Carbon Capture and Utilization의 약자로, 포집된 이산화탄소를 활용하여 새로운 화학물질이나 제품으로 전환하는 기술입니다.
  • 직접공기포집(DAC) [기술]: 직접공기포집(DAC)은 대기 중의 이산화탄소를 직접적으로 포집하는 기술로, 일반적으로 CCS 범주에 포함됩니다.
  • 습식 포집 [기술]: 습식 포집은 아민 흡수제를 사용하여 연소가스에서 이산화탄소를 선택적으로 분리하는 대표적인 포집 기술입니다.
  • 건식 포집 [기술]: 건식 포집은 특정 고체 물질을 사용하여 이산화탄소를 선택적으로 흡착하는 포집 방법으로, 에너지 소비량이 낮은 장점이 있습니다.
  • 분리막 기술 [기술]: 분리막 기술은 CO₂와 다른 기체의 차별적 투과성을 이용하여 이산화탄소를 추출하는 방법입니다.
  • 넷 제로 [목표]: 넷 제로는 이산화탄소 배출량이 실질적으로 제로가 되는 목표로, CCUS 기술이 필요한 배경 중 하나입니다.
  • IEA [기관]: IEA(International Energy Agency)는 세계 에너지 정책과 기술에 대한 정보를 제공하는 국제 에너지 기구입니다.

출처 문서