• ICCA 칼럼: CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장) 기술이 탄소제로사회에 얼마나 기여할 수 있을까?
  • 기후변화행동연구소
    조회 수: 1088, 2021.04.22 14:54:17
  • 정부가 2050년 탄소중립국가를 실현하자는 목표를 천명한 것은 대한민국의 기후위기 대응 정책에서 매우 중요한 전환점이다. 그동안 탄소중립선언을 주저했던 것은 현실적으로 그것이 가능할까 하는 의구심 때문이었다. 일반적으로 정부는 정책목표를 발표하고 추진할 때, 사전에 그것을 달성할 수 있는 구체적인 수단과 방법을 검토하여 준비하고 난 다음에 공식화한다. 그런데 탄소중립국가 선언은 지금까지와는 다른 방식으로 다르게 갈 수밖에 없다. 기후위기의 심각성과 긴급성이 세계의 대부분의 나라들에 2050년까지 탄소중립 목표를 강제하고 있는 상황이라서 목표를 먼저 정하고 난 다음에 방법을 찾아야 한다.

     

    2050년 탄소중립이라는 목표는 정부에서 구체적인 전략이나 방법을 확정하고 발표한 것이라기보다는 이제부터 사회 전체가 협력하여 만들어 나가자는 선언이라고 할 수 있다. 따라서 잠정적으로 발표하고 있는 정부의 2050 탄소중립 추진전략은 최종확정안이라고 보고 평가하기는 어렵다. 지속적으로 현실성과 가능성을 높여가야 할 단계적 혹은 잠정적인 방안으로 보아야 할 것이다. 

     

    클리마 편집위원회에서는 대한민국의 시민사회의 시각에서 2050 탄소중립전략을 평가하고 보완하기 위한 논의를 하기로 했다. 그리하여 국내에서 주요하게 논의되고 있는 탄소 저감을 위한 기술적 대안들에 대해 우선 가능한 범위에서 검토해보기로 했다. 

     

    2050년까지 탄소중립사회 혹은 탄소제로사회를 이루기 위한 기술적인 해법으로 최근 가장 정책적 관심이 높은 것이 그린수소와 탄소 포집, 이용 및 저장(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS) 기술 등이다. 정부의 2050 탄소중립 추진전략(관계부처합동, 2020)은 실증·저장기지 구축을 통해 CCUS 조기 상용화를 추진하고, 포집 탄소를 연료·원료로 재합성하는 탄소순환산업을 육성한다고 제시하고 있다. 온실가스 배출량을 줄이거나 탄소를 흡수하거나 포집하는 기술에 투자하고 산업을 발전시키는 것은 너무나 당연하고 필요한 일이다. 기술혁신 없이는 탄소제로 사회를 앞당길 수 없고, 정의로운 전환도 어려울 것이다. 그런데 탄소제로사회를 달성하는 데 이들 기술이 어느 정도 기여할 것인가에 대해서는 논란이 많다. 특히 수소 기술과 CCUS 기술이 그렇다. 이번 호에서는 CCUS에 대해서 살펴본다.

     

    탄소 포집·활용·저장 기술: CCUS 

     

    탄소중립 혹은 넷제로는 온실가스인 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는 상태(배출제로)를 의미하지 않는다. 산업공정 등에서 어쩔 수 없이 배출하는 이산화탄소에 해당하는 양만큼을 포집하거나 흡수하여 전체적으로 배출과 흡수가 균형(순 배출 = 0)을 이루는 것을 말한다. 배출과 흡수/포집이 균형을 이루면 대기 중의 이산화탄소 농도가 더는 높아지지 않을 것이다(이와 관련해서는 이번 호 토막설명 ‘블루카본’을 참고).

     

    나무가 광합성 과정에서 이산화탄소를 흡수하는 것과 같은 자연적인 이산화탄소 흡수과정이 있는 반면, 탄소포집저장(CCS) 기술이나 탄소포집이용(CCU) 기술처럼 인간이 개발한 기술로 이산화탄소를 줄이는 방법이 있다. 탄소 포집과 관련한 기술은 대기 중의 이산화탄소를 직접 포집하는 기술(Direct Air Carbon Capture & Storage)부터 바이오매스를 활용한 에너지 발전에 탄소포집저장 기술을 적용한 바이오에너지 탄소포집저장(BECCS, Bioenergy with Carbon Capture and Storage) 기술, 토양에 유기물을 저장하는 방법(SOCS, Soil Organic Carbon Sequestration)까지 다양한 형태의 기술이 존재한다. 

     

    CCUS 기술은 화력발전소나 제철소, 시멘트공장 등에서 배출되는 이산화탄소를 포집한 다음 압축·수송 과정을 거쳐 지하 또는 해저에 저장하거나 부가가치가 높은 탄소화합물로 재활용하는 기술이다. 탄소 포집 기술에 관해서는 빌 게이츠와 일론 머스크, 제러미 리프킨 등이 관심을 두고 적극적으로 평가를 하고 있어서 사람들의 관심을 받고 있다.

     

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    공기나 배출가스로부터 이산화탄소를 분리하여 이용하는 기술은 이미 오래전에 개발되어 화학공정 등에 적용되고 있다. 그런데 온실가스 저감기술로 이를 적용하고 실용화하는 데서는 경제성이 가장 문제가 되고 있다. 탄소포집 및 저장 기술은 에너지기업 CEO들이 가장 선호하는 기술이다. 기존 시설을 좌초시키지 않으면서 온실가스를 줄일 수 있기 때문이다. 그렇지만 석탄화력발전소나 천연가스발전소에 CCUS 기술을 도입하려고 시도한 여러 프로젝트가 경제성과 실효성 등의 문제로 실패를 거듭하고 있다. 탄소시장에서 이산화탄소의 가격이 지속해서 상승하고 있어서 CCUS 기술의 실용화 가능성이 커지고 있다고는 하지만 이 경우에도 그린수소와 같은 다른 대안들보다 경쟁력이 있는 기술인지가 문제가 된다. 바츨라프 스밀(Vaclav Smil) 같은 에너지 역사학자는 “현재의 이산화탄소 배출량의 단지 5분의 1을 격리하는 데에만 연간 처리량이 전 세계의 원유 산업이 다루는 연간 물량보다 약 70% 더 큰 완전히 새로운 전 세계적 흡수–수집–압축–운송–저장 산업을 창출해야 한다. 게다가 포집 설비와 파이프라인, 압축 시설, 저장 시설 등의 그 거대한 인프라를 구축하는 데에도 몇 세대가 걸린다”라며 CCUS 기술을 비관적으로 평가하고 있다. 

     

    모험적인 사업에 대해 과감하게 도전하기로 유명한 테슬라의 CEO인 일론 머스크는 최근 이산화탄소 포집 기술 개발에 1억 달러(약 1천100억 원)의 상금을 걸었다. 기술 개발을 장려하는 X prize 자선 운동의 하나로 4년 동안 지속할 탄소 포집 대회에서 전 세계 15개 팀을 선정하여 지원하고, 대상 수상자에게는 5천만 달러의 상금을 주기로 했다. 다만, 머스크는 몇 가지 조건을 달았다. “실제로 의미 있는 영향을 미치고 탄소중립이 아닌 네거티브 탄소(carbon negativity)”를 달성하기를 희망한다고 밝혔다. 이론을 다투는 경쟁이 아니라, 측정 가능한 영향을 미치고 기가 톤 수준으로 확장할 수 있는 실제 시스템을 구축할 수 있어야 하고, 제안된 기술이 대기 또는 바다에서 이산화탄소 1톤을 제거할 수 있어야 한다는 조건을 걸었다. 또 우승팀은 미래에 수십억 톤의 이산화탄소를 제거하기 위해 기술을 확장할 수 있음을 입증해야 한다. 승리하려는 팀은 “대기 또는 해양에서 직접 이산화탄소를 끌어내고 환경적으로 양호한 방식으로 영구적으로 가둘 수 있는 해법”을 만들어야 한다. 

     

    일론 머스크가 상금을 걸고 기술 개발을 독려했다는 사실은 CCUS 기술의 개발이 탄소중립사회를 위해 필수적인 기술이라는 것을 의미하기도 하지만, 다른 한편으로는 이 기술이 아직 실제로 적용할 정도로 성숙하지 않았고 실용화되기까지는 갈 길이 멀다는 것을 말해주기도 한다. 지난 수십 년 동안 이산화탄소 포집과 저장을 위한 기술을 개발하기 위해 노력하였지만, 아직 대규모로 적용할 수 있는 경제성 있는 수준에 도달하지 못했다는 의미이기도 하다. 즉 현재로서는 이산화탄소를 줄이는 데 크게 기여할 수준의 기술이 아니다.

     

    징검다리 기술로 탄소포집기술을 고려하는 것에 대한 비판

     

    “글로벌 그린뉴딜”의 저자인 제러미 리프킨은 탄소중립사회로 나가기 위한 징검다리 기술로 탄소포집기술을 활용하는 데 대해서 매우 비판적이다. 그는 “천연가스업계의 터무니없는 행태는 대기로 해로운 이산화탄소를 배출하지 않고 천연가스를 사용할 수 있는 방안으로 ‘탄소를 포집해서 저장할 수 있다고 알려진 기술’을 계속 선전하는 것이다. 사실 그 기술은 이미 좌초자산*에 속하는데 말이다. 그들이 말하는 탄소 포집 및 저장 기술을 대기 중의 탄소를 흡수하는 탄소 농업이나 재조림 및 여타의 유기 공정으로 자연의 탄소를 격리하는 것과 혼동해서는 안 된다”라고 했다. 그의 평가에 따르면 EU는 이 기술의 타당성을 테스트하기 위해 파일럿 실험에 수억 달러를 지출한 후, 그 프로세스가 기술적 또는 상업적 기대를 충족할 수 없다는 사실을 깨닫고 두 손을 들었다.

     

    CCUS 기술의 경제성과 기술적 성숙도가 계속 논란이 되고 있지만, 여전히 탄소중립 사회로의 전환에서 유력한 대안의 하나로 논의되는 이유는 에너지 분야에서 온실가스 배출이 제로가 되더라도, 제조업 등 산업공정에서는 이산화탄소를 배출할 수밖에 없고 이를 해결하기 위한 기술로서 제한적으로라도 CCUS의 도입은 필수적이기 때문이다. 논란이 되는 부분은 CCUS 기술의 실용화 가능성에 대한 과도한 희망과 기대를 품고 이를 탄소중립 계획에 반영하는 경우이다. 우리나라와 같이 화석연료에 의존하는 발전과 제조업의 비중이 높은 국가는 녹색사회로의 급격한 전환의 과정에서 엄청난 좌초자산이 발생할 수 있다. 이 과정에서 사라질 일자리 등의 문제를 해결하기 위해서 과도적으로 천연가스와 CCUS 기술을 결합한 방식이 대안으로 제시되고 있다. 천연가스 산업 분야를 중심으로 한 CCUS 기술의 옹호자들은 정의로운 전환을 위해서도 CCUS가 필요하다고 역설하고 있다. 

     

    이러한 주장에 대해, 최근 ‘기후재앙을 피하는 법’이라는 책을 발간한 빌 게이츠는 의미심장하게 평가하고 있다. 그는 미래기술로서 CCUS 기술에 대한 투자가 필요하다고는 하였지만, 탄소중립사회를 위한 대안 기술로서는 다음과 같이 회의적인 평가를 했다. “우리의 목적이 2030년까지 온실가스 배출량 감축이라면 석탄화력발전소 대신 탄소포집 장치가 설치된 가스화력발전소를 건설할 것이다. 그러면 우리는 2030년까지 온실가스 감축하는 목표는 달성할지 모른다. 그렇지만 2050년까지 제로 달성은 요원해질 것이다. 반면 2050년까지 제로 달성이 목표라면 석탄화력발전소를 가스화력발전소로 대체하는 데 돈과 시간을 투자하지 않게 된다. 탄소를 발생시키지 않는 전기를 저렴하고 안정적으로 제공하는 데 ‘올인’하고, 자동차부터 히트펌프까지 가능한 한 전기화하는 전략을 사용할 것이다.” 아직 실용화되지 않은 기술을 징검다리로 삼으려 하지 말고, 검증된 기술인 재생에너지를 보급하고 확대하는 데 전력을 기울이라는 것이다.

     

    우리나라의 CCUS 기술개발 및 상용화 추진 계획

     

    석탄화력발전소의 비중이 높고, 철강과 시멘트, 석유화학 등이 주력산업인 우리나라의 경우 산업현장에서 나오는 대규모 이산화탄소를 줄이는 기술로 CCUS를 고려하지 않을 수 없는 처지이다. 빌 게이츠와 제러미 리프킨 등의 우려에도 불구하고 우리나라는 가스발전소와 CCUS 기술을 결합한 방식을 적극적으로 고려하고 있다.

     

    정부는 얼마 전 CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장) 기술 개발과 상용 확산에 힘을 모으기 위해 민관합동 「K-CCUS 추진단」을 발족시켰다. 여기에는 철강·시멘트·석유화학 등 주요 기업 50여 개, 석유공사, 발전5사, 가스안전공사 등 10개 에너지 공기업, 15개 연구기관 및 20여 대학 등 총 80여 개 기관이 광범위하게 참여 참여하고 있다. 정부는 ‘CCUS 추진현황 및 계획’ 발표를 통해 CCUS를 신산업으로 육성하고 초기 단계에 있는 전세계 기후위기 대응 신시장을 선점할 수 있도록 다부처 사업 등을 통해 적극적으로 지원할 계획을 밝혔다. 더불어, ‘CCUS 산업 육성 및 안전관리에 관한 법률’(가칭) 제정 작업을 관계부처 공동으로 착수해 CCUS 확산의 제도적 기반 마련하겠다고 하였다(산업통상자원부, 21년 4월 7일 보도자료).

     

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    CCUS 기술에 대한 적절한 자리매김

     

    정부에서 그린수소와 탄소포집 및 저장, 이용기술과 같은 기술 분야에 적극적으로 투자하는 것인 당연하고 필요한 일이다. CCUS 기술이 탄소중립사회 실현에서 차지할 수 있는 비중을 높게 평가하지 않고 있는 빌 게이츠 역시 이미 확보된 탄소 배출량을 줄이면서도 가격경쟁력이 있는 기술 외에, 앞으로 탄소 배출량을 줄이기 위해서 앞으로 개발해야 할 기술(현재 부족한 기술)들의 목록으로, 탄소 배출 없이 생산된 수소(그린수소), 핵융합, 탄소포집(직접 공기 포집 및 포인트 캡처) 등을 제시하고 있다. 특히 아직 실용화되지는 않았지만 개발되면 파급효과가 클 고위험–고보상 기술 분야의 경우 민간부문이 투자를 꺼리기 때문에 정부가 리더십을 발휘해서 과감하게 투자해야 한다고 강조한다. 앞으로 CCUS 기술을 적용해야 할 시장이 형성될 것이고, 많은 일자리를 창출할 유망한 산업의 하나가 될 것이다. 그렇지만 탄소중립사회의 목표를 달성하는 데 필요한 온실가스 감축에서 CCUS와 같은 기술이 어느 정도 기여할 수 있는지는 다른 차원의 문제이다.

     

    탄소중립사회로의 전환을 위한 로드맵에서 아직 실용성이 검증되지 않은 기술들을 중요하게 고려한다는 것은 그만큼 탄소중립사회로의 전환 의지가 분명하지 않다는 것으로 평가받을 수 있다. 아직 검증되지 않은 미래기술을 포함하지 않으면 탄소중립 달성이 어려울까? 탄소중립을 선언한 여러 나라는 아직 검증되지 않은 미래기술을 포함하지 않고 탄소중립목표를 잡으려고 노력하고 있고, 그 중 상당수는 그럴 수 있다고 전망하고 있다.

     

    탄소중립사회로의 전환과정에 필요한 기술의 최적 조합은 쉽지 않은 일이다. 여전히 원전을 활용하는 문제, 그린수소의 가능성, CCUS 기술의 실용성 등이 논란이 되고 있다. CCUS의 경우도 탄소중립사회를 위해 필요한 유일한 기술이라는 주장부터 기술적인 문제가 많고, 너무나 큰 비용을 들기 때문에 그 비용이면 습지복원 등과 같은 자연적 흡수원에 투자하는 것이 더 효과적이라는 평가도 있다. 이산화탄소 배출권 가격의 상승과 탄소세의 도입, 기술혁신의 정도에 따라 기술들의 조합이 달라질 수도 있을 것이다. 그러나 분명한 것은 화석연료의 사용을 줄이고 지구환경에 영향을 최소화하는 방향으로의 산업구조 전환이 역사의 대세가 되고 있다는 점이다. 그러한 과정에서 흐름에 뒤처지거나 거꾸로 가는 방향으로 정책과 투자가 이루어지면 우리의 장래가 암담해질 것이다. 즉 탄소중립사회를 향한 녹색전환을 지체하거나 피하는 방편으로 CCUS나 수소 기술을 고려한다면, 머지않아 더 큰 좌초자산의 처리 문제와 경제의 파탄을 초래할 수 있다. 최근 자동차 시장의 급속한 재편과 전환의 과정을 보면 시대의 흐름을 읽고 이에 대비하는 것이 얼마나 중요한가 하는 것을 알 수 있다.

     

    기술적 혁신이 없이 탄소중립 사회로의 전환은 어려울 것이다. 그러나 지나친 기술 낙관주의에 치우쳐서 실용화되지 않은 미래기술에 현재 감내해야 할 부담을 떠넘기는 것도 위험한 생각이다. 기술에 대한 투자를 게을리하지 않으면서도 기술의 현실적인 유용성과 한계를 잘 평가하는 것도 중요하다.

     
    * 좌초자산: 예상하지 못하게 급속히 평가절하된 자산으로 경제적으로 제 기능을 못 하게 된 자산. 기후위기 대응을 위한 정책에 따라 애초 계획했던 가동 기간을 채우지 못하고 가동이 중단되게 될 석탄화력발전소 등이 대표적인 좌초자산으로 꼽힌다. 국제에너지기구(IEA)에서는 2035년까지 약 3,040억 달러의 좌초자산이 발생할 것으로 예측한 바 있다.
     

    참고문헌

    IEA. (2020). CCUS in Clean Energy Transitions. International Energy Agency.
    https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions

    OECD/IEA, & Nordic Energy Research. (2013). Nordic Energy Technology Perspectives: Pathways to a Carbon Neutral Energy Future. IEA Publications

    UNECE. (2021).Technology Brief: Carbon Capture, Use and Storage (CCUS).

    게이츠. (2021). 기후재앙을 피하는 . 김영사.

    제러미 리프킨. (2020). 글로벌 그린 뉴딜. 민음사.

    대한민국정부. (2020). 대한민국 2050 탄소중립 전략.

    산업통상자원부. (2021, 4 7). K-CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장) 추진단 발족, 2050 탄소중립을 위한 CCUS 기술개발·상용화 민관협력 가속화. 보도자료.

     
    최동진 기후변화행동연구소장
     
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