산업 공부

탄소 포집 기술(CCUS) 살펴보기

ngiraffe 2023. 4. 26. 22:16

살펴보기 시리즈 포스트는 전반적으로 특정 산업/시장/기술 에 대한 이해도를 높이고, 인사이트를 정리하고, 기술은 어떻게 적용될 수 있을지 등을 자유롭게 기록하는 목적으로 작성되었습니다.

탄소 포집 기술(CCUS) 이란?

정의

  • 이산화탄소 포집, 활용, 저장(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)을 의미

밸류 체인

  • 배출 → 포집 → 운송 → 활용 / 저장
    • 어느 단계를 커버하는지에 따라 사업 형태와 영역 편차가 큼 
      한국수출입은행 해외경제연구소 - 넷제로 시대, CCUS 동향 및 전망 자료 참조.
       

대분류

CCS

  • CCS는 매립하고 저장하는 고정 비용이 많이 들어 사업의 규모 증대가 중요

CCU

  • 전환 활용 (화학적 / 생물학적 / 광물학적)
  • 이산화탄소 그대로 사용 (석유회수증진 등)

CCU는 제품을 만들어내서 시장에서 거래를 해야하기 때문에 기존 제품의 가격 대비 가격 경쟁력이 중요, 경제적 인센티브 필요 가능성 높음

 

 

왜 이 기술이 중요한가?

전 세계가 탄소 중립(Net-Zero) 달성에 박차를 가하고 있으며, 우리나라도 2050년에 탄소 중립을 달성하는 목표를 설정하였다. 탄소 중립을 실현하는 방법은 배출을 줄이거나 배출된 탄소를 흡수하는 방법이 있다. 하지만 에너지, 산업, 농축수산 등 여러 분야에서 배출량을 0으로 만들 수는 없기에 배출된 탄소를 흡수하는 방향은 필수적이다. CCUS는 특히 CO2 배출이 불가피한 석탄·LNG발전, 블루수소, 시멘트, 석유화학 업종에서는 거의 유일한 CO2 대량 감축 수단이다.

탄소를 흡수하는 방법은 크게 탄소 포집 기술과 자연환경으로부터의 흡수 두가지가 있는데, 자연환경(삼림, 갯벌 등)을 통한 포집은 확장성과 효율성 측면에서 한계가 있다. 국제에너지기구(IEA)는 전 세계 2050년 탄소중립 달성을 위해 CCUS 기술 기여도를 총 감축량의 18% 수준으로 제시했다. 단일 기술론 가장 높은 감축 기여도다. 그러나 이에 비해 현재 기여도는 미미한 수준이다.

글로벌 CCS연구소에 따르면 탄소 배출 제로를 달성하려면 2050년까지 전 세계 이산화탄소 포집·저장 용량이 연간 3.6기가톤에 달해야 하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 오늘날 전 세계적으로 설치된 CCUS 시설의 포집 용량은 약 40메가톤에 그치고 있다.

 

시장 규모 및 전망은 어떠한가?

탄소 포집 기술 글로벌 시장 규모 및 전망

  • 전 세계 탄소포집 용량은 2021년 기준 43 Mtpa*으로 1972년 이후 연평균 10%의 높은 성장률을 기록
  • 최근 3년간 대규모 CCUS 프로젝트 계획들이 발표되었고, 미국을 중심으로 탄소포집 용량이 확대되어 2021~2030년까지 연평균 23%로 성장, 2030년 총 279 Mtpa에 달할 전망

탄소 포집 기술 시장 분류 - 용도별

  • 저장 및 석유회수증진 용도가 압도적 ( > 80%)

탄소 포집 기술 시장 분류 - 국가별

  • 북미가 CCUS 산업 확대를 주도하고 뒤이어 유럽, 중동, 아시아-태평양 순으로 예상

탄소 포집 기술 시장 분류 - 배출원별

  • 현재까지는 천연가스 부문이 높았지만 앞으로 발전 > 수소/ 암모니아 처리 > 천연가스 순으로 포집용량 확대 예상
  • 특히 화력 발전 및 수소생산 부문이 가장 큰 CCS 설비용량 확대가 예상됨.

 

 

한국수출입은행 해외경제연구소 - 넷제로 시대, CCUS 시장 동향 및 전망 자료 참조.

 

관계자 동향은 어떠한가?

정부

감축 목표 및 로드맵 제정

  • 제1차 국가 탄소중립·녹색성장 기본계획(2023∼2042년)발표, CCUS의 탄소 배출량 감축 목표 상향

기술 실증 등 국책과제 기획 및 실행

  • 산업자원부는 CCUS 분야 7개 과제(시멘트산업 CCU(2개), 석유화학산업 CCU(1개), LNG발전 CO2 포집(2개), CO2 저장(2개))에 950억원 규모의 R&D 자금을 지원, 연구개발기관을 모집·선정 등 사업을 추진

유관 제도 구축 및 정비

  • 산업통상자원부(장관 이창양, 이하 산업부)는 지난 13일, 탄중위 사무처, 과기부, 환경부, 해수부 등 관계부처와 함께 CCUS 기술을 탄소중립 대응 에너지 신산업으로 육성하기 위한 ‘CCUS 제도기반 구축 TF’를 발족

 

고 탄소배출 산업 (정유, 화학, 건설, 철강)

CCUS 사업 범위 정의, 밸류체인 확대

포스코, LG화학

  • 제철공정에서 발생하는 부생가스(BFG)를 플라스틱 원료로 활용하는 기술개발 참여

GS 칼텍스

  • GS칼텍스, 8개 기업과 CCUS 사업 협력, 업무협약을 통해 참여기업의 CCUS 사업 범위를 정의하고 참여기업 간 협력을 강화하는 내용 등 CCUS 사업의 모든 밸류체인(value chain)을 확대

현대건설

  • 과학기술정보통신부 국책과제 주관사로 ‘블루수소 생산 위한 CO₂ 포집·액화·활용기술 개발’을 수행

 

CCUS 기술 확보

자체 연구

현대건설

  • 대용량 CO₂ 포집이 가능한 습식 포집 설비 설계

롯데케미칼

  • 국내 화학업계 최초로 기체분리막을 활용한 CCU 기술 개발

M&A

SK(주) 머티리얼즈

  • 미국 CCUS(탄소 포집·저장·활용) 기술 기업 8리버스 경영권 인수, 아이온 지분투자 및 전략적 제휴

 

CCS 해외저장 사업 실증

현대건설

  • 산업통상자원부와 탄소 관련 기술 및 해외저장소 확보 프로젝트 연구개발 협약을 체결

삼성중공업, GS에너지, SK에너지 등

  • 한국에서 발생한 탄소를 모은 뒤 말레이시아로 옮겨 저장하는 ‘셰퍼드CCS 프로젝트’를 추진

 

탄소 포집 기술 스타트업

CCUS 밸류체인 단계별, 배출원별, 세부 방법 별로 특화된 솔루션 개발 진행중

Climeworks

  • 소규모의 확장 가능한 조립식 설비를 운영하여 금액에 따라 일정량의 이산화탄소를 제거해주는 서비스 제공
  • 순수 CO2 가스는 상업 농업, 식음료 산업, 에너지 부문 및 자동차 산업을 포함한 주요 시장의 고객에게 판매

Syngip B. V.

  • CCU의 생명 공학 기술회사, 탄소와 수소를 포집하여 재생가능한 생화학 물질과 바이오 연료를 생산할 수 있는 박테리아를 생성

CO2Concrete

  • CO2 Concrete는 탄소 포집 없이 CO2 배출을 건축 자재 및 제품으로 전환

 

시사점

  • 아직 유관 기술 성숙도가 낮은 상황이니 만큼(특히 CCU부문) 탄소가격제 (탄소세, 탄소배출권거래제도) 활성화 수준 및 방식에 따라 발전속도 변화 예상
  • CCUS는 블루수소 생산에 필수로 연동되는 기술이며, CCUS 예상 활용 분야의 상당 부분을 수소 처리에 차지하는 만큼, 수소 경제 활성화 방식에 영향을 많이 받을 것
  • CCUS는 다양한 밸류체인 단계에 연관된 다양한 이해관계자들이 관여되있는 만큼 국제적인 협력을 통해 안정적으로 유관 제도를 정립시키는 것이 중요
  • 넷제로 달성 방법으로서의 탄소 배출 자체를 줄이는 기술과 CCUS의 비중 변화 중요
  • 기술적 난이도로 인해 CCU보다는 CCS가 빠르게 활성화, CCS의 경우 연구된 기술 실증과 저장소 확보 우선시되어야 함
  • 다만 CCU의 경우 경제적 인센티브 및 기술의 발전으로 인해 촉진될 수 있음.

 

Reference

 

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