이산화탄소는 CCS로

 IPCC 제5차 평가보고서에서는 각국의 온실가스 감축 노력 없이 현재 추세로 온실가스를 배출한다면 21세기 말 지구 평균기온은 1986~2005년에 비해 3.7°C 상승하고 해수면은 63 cm 상승할 것으로 전망했다. 온실가스는 과거에 비해 꾸준하게 증가하고 있고, 지금도 배출되고 있다. 온실가스의 주범으로 꼽히는 이산화탄소를 줄이기 위해 친환경 도시, 신재생에너지 그리고 마이크로 그리드 등 여러 정책이 시행되었지만 아직 큰 효과를 보지는 못하였다.    

                                   

     <그림 1 연도별 이산화탄소 농도> 출처:기상청

 대기 중 이산화탄소를 줄여 지구온난화를 방지할 수 있는 방법은 무엇이 있을까?                                            

IEA(국제 에너지 기구)는 “2050년에 CCS 기술이 전세계 CO₂의 약 17% 감축할 것”이라고 예상하고 있다. 그렇다면 CCS 기술은 무엇인가?

 CCS(Carbone dioxide Caputure and Sequestration)는 CO₂를 대량발생원으로부터 포집한 후 압축, 수송 과정을 거쳐 육상 또는 해양지중에 안전하게 저장하거나 유용물질로 전환하는 기술이다.

<그림 2 CCS 기술>  출처: KCRC

▶CO₂ 포집 방법

⓵연소 전 포집 기술

석탄의 가스화 또는 천연가스의 개질 반응을 통해 합성가스를 생산한 후, CO를 수성가스 전이반응을 통해 H₂와 CO₂로 전환하여 CO₂를 포집하는 동시에 H₂를 생성

※개질 반응: 조성의 질을 높이는 반응, 조성의 질을 변화시키는 반응, 조성의 질을 바꾸는 반응을 총칭한다.

⓶연소후 포집 기술

흡수제를 이용하여 연소 후 배기가스에 포함된 CO₂를 흡, 탈착하여 분리하는 기술로, 기존 발생원에 적용하기 가장 쉽다.

⓷순산소 연소 포집 기술

질소 성분을 미리 배제한 순도 95% 이상의 산소와 재순환된 배기가스를 사용하여 미분탄을 연소시켜 CO₂와 물이 대부분을 차지하는 배기가스를 생성한 후, 물의 간단한 응축과정을 통해 고농도의 CO₂를 포집

           <그림 2 연소전 포집 기술>  출처: KCRC                           <그림 3 연소 후 포집 기술> 출처: KCRC

     

  <그림 4 순산소의 연소 포집 기술>  출처: KCRC

▶CO₂ 수송 및 저장

포집한 CO₂를 파이프라인, 선박 등을 통해 격리 또는 저장하는 곳까지 수송한다.

1,000 km 이내: 내륙 파이프 및 해양 파이프라인 이용

1,000~1,800 km: 내륙 파이프 이용

1,800 km 이상: 선박 이용

수송된 CO₂를 영구 또는 반영구적으로 격리하기 위한 저장 방법으로는 해저지중저장 기술이 있다. 이 기술은 포집된 CO₂를 육지나 바닷속 800 m~ 수 Km 아래의 안정적인 지층에 저장하는 기술이다.

실제 CO₂를 저장할 장소를 찾던 중 2012년 울릉도 분지 주변 해역에서 CO₂ 50억 톤가량을 영구적으로 격리저장 가능한 대륙붕을 발견하였다. 이는 2030년에 CCS 기술에 의해 달성하고자 하는 연간 감축 목표량인 3,200만 톤 보다 월등히 높은 수치이다.

                                               <그림 5 이산화탄소 저장 기술>  출처: KCRC

▶CO₂ 전환

⓵CO₂를 메탄올로 전환

⓶CO₂로 미세조류를 배양하여 바이오디젤 추출, 사료, 의약품 원료 등으로 활용

⓷폐콘크리트 등에 CO₂를 반응시켜 골재 생산

▶시사점

⓵탄소배출권 거래제를 통해 절약한 탄소의 양만큼 팔아 제 2의 수익을 얻을 수 있다.

⓶상용화된 운송 기술들을 바탕으로 하기에 기술의 실현 가능성이 높다.

ex) 아스트라마 기업은 분리막 탄소 포집 장치를 이용하여 경제성을 갖췄고 한전과 협력하여

제철소 등에 설치할 예정이다.

⓷기술 도입 비용이 많이 들어 정책적인 지원이 필요하다.

⓸스마트그리드, 신재생에너지 등 지구온난화를 방지하기 위한 방안들은 독립적이 아닌

협력적으로 진행되어야 이산화탄소 감축 목표율에 도달할 수 있다.

(해양수산부 담당자와 전화 질문)

Q. 해양저장 기술은 전 세계적으로 금지되어 있는데 해저저장 기술은 괜찮은가요?

A. 해양저장 기술은 바다가 CO₂를 흡수하게 하는 기술로, 급속도로 흡수할 시 바닷물이 산성화되어 해양생태계의 악영향을 미칠 수 있어 전 세계적으로 금지되어 있지만, 해저저장 기술은 바다 밑(ex. 석탄을 채굴하는 곳)에 저장하기에 법적으로 문제가 없습니다.