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각각 세계 1위(23.43%)와 2위(14.69%)의 이산화탄소(CO₂) 배출국인 중국과 미국이 의무감축을 하지 않다가 지난해 배출억제에 전격 합의한 건 의미가 매우 크다.

 

하지만 방법이 문제다. CO₂ 를 줄이려면 주요 에너지 공급원인 화석연료 사용 자체를 줄여야하지만, 경제발전에 직격탄이 될 수 있다.

 

산업에도 피해가 덜 가고 CO₂도 줄이는 방법이 없을까. 그래서 ‘이산화탄소 포집 및 저장'(Carbon Capture & Sequestration)기술이 주목받는다. 지구 온난화를 일으키는 원인 물질의 발생은 허용하되 이를 제거해 문제를 일으키지 않겠다는 의미다.

 

 

 

CCS는 화력발전소와 제철소, 시멘트공장 등 대량 발생원에서 CO₂를 포집, 이를 파이프 라인이나 선박·트럭 등으로 운송한 뒤 깊이 800m 이상의 땅 속이나 바다 속에 묻는 일련의 기술들이다. CO₂정화장치와 운송수단, 저장시설 등을 구축하는 대규모 장치사업이다.

 

포집은 화석연료의 ‘연소 전' 포집기술과 ‘연소 후' 포집기술, ‘순산소 연소' 포집기술로 나뉜다. 상용화가 추진되는 기술은 화석연료 연소 후 ‘아민계 용액'을 이용한 습식 화학흡수법이다.

 

아민(Amine)은 암모니아( NH₃)의 수소원자를 탄화수소기로 치환한 유기화합물로 염기성을 띤다. 화석연료 배가스의 CO₂는 물에 녹으면 산성을 띠는 데, 상온에서 알카놀아민 등 아민계 흡수제와 만나면 ‘산-염기 반응'(중화반응)을 일으켜 물과 염(아민탄산염)을 생성한다. 아민탄산염에 섭씨 100~110도의 열에너지(스팀)를 가하면 다시 아민과 CO₂로 최종 분리된다.

 

이 기술로 배가스에서 90%의 CO₂를 순도 99%로 포집할 수 있다. 그러나 CO₂분리에 많은 열에너지가 필요해 비용이 많이 드는게 단점이다.

 

때문에 고체 흡착제(건식 흡수법)와 필름형태의 분리막 등을 이용한 CO₂ 포집기술도 개발되고 있다.

 

박태성 한국이산화탄소포집및처리연구개발센터 연구실장은 “CO₂를 적은 비용으로 많은 양을 효과적으로 잡아야 한다”며 “CCS 관건은 포집기술의 혁신에 있다”고 말했다.

 

 

 

CO₂운송과 저장은 상대적으로 수월한 분야로 평가된다. 운송수단은 기존 파이프 라인 등을 이용하고, 저장시설은 폐유전과 폐가스전, 대염수층(물을 보유한 지층) 등을 사용한다.

 

초임계 상태(물질이 고유 임계점 이상의 온도와 압력에 있는 상태)로 압축된 CO₂는 깊은 땅 속에서 암석 입자사이의 틈에 갇힌다. 남은 CO₂는 주변의 염수에 녹으며, 이렇게 용해된 CO₂는 탄산염 광물로 전환된다.

 

 

CO₂는 이처럼 심저장해 영구격리하지 않고 재활용할 수도 있다. CO₂를 유전에 투입해 회수가 어려운 탄화수소 추출을 증대하는 석유증산이 대표적이다.

 

 

IEA는 2050년 CO₂전체 감축분의 14%를 CCS가 감당할 것으로 본다. 한국 정부는 2020년 상용가능한 원천기술 확보를 목표로 연구개발에 박차를 가하고 있다. 세계 9위(1.75%) CO₂ 배출국인 한국은 신기후체제에선 의무감축국이 될 가능성이 높다.

 

문제는 경제성이다. 현재 1t당 1만원인 한국의 CO₂ 배출권 거래가격(기준가격)은 향후 온실가스 규제가 강화되면 2020년 20~22달러, 2030년 33~37달러로 올라갈 전망이다.

 

정부는 CCS의 CO₂ 1t당 처리비용으로 30달러(포집 20달러, 수송·저장 10달러)를 최종 목표로 삼는다. 이 가격은 되야 배출권 거래제와 경쟁할 수 있다는 것이다.

 

그러나 기술면에서 선두인 미국의 CCS 포집비용이 현재 t당 60달러로 분석된다. 바운더리 댐의 CCS 적용에는 10억달러(약 1조)가 들었다. 민간 기업이 이 기술을 채택하도록 하려면 기술혁신을 통한 큰 폭의 비용감축이 필수적이다.

 

미래창조과학부 관계자는 “새로운 포집소재 등 CCS 효율을 획기적으로 높일 수 있는 원천기술 개발에 경주하고 있다”고 말했다.

이승현 [leesh@edaily.co.kr]  
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