지구를 지키는 CCS기술!

 

 

온실가스와 지구온난화! 우리 모두에게 익숙한 단어죠? 산업이 발달함에 따라 온실가스 배출이 증가한다는 사실 역시 모두 아실 텐데요. 이렇게 온실가스가 많이 배출될수록 우리 지구는 점점 더워집니다. 또한 온실가스 증가와 지구온난화는 비례관계죠. 다시 말해 온실가스가 많이 배출될 수록 지구온난화는 가속화가 되는 것입니다.

 

 

대표적인 온실가스로 이산화탄소를 들 수 있는데요. 이산화탄소의 대기 중의 농도는 2008년 기준으로 산업혁명 이전보다 무려 38% 증가했다고 하네요. 지표면 온도 또한 급상승했습니다. 지난 100년 동안 0.74°C 증가한 것을 알 수 있는데요. 1만년간 1°C 증가한 것과 비교하면 매우 높은 수치로 볼 수 있습니다. 이처럼 빠르게 변화하고 발전하는 국제사회와 산업의 이면에는 환경파괴라는 안타까운 현실이 자리 잡고 있습니다.

 

▲ 출처 : 위키피디아

 

대기에 영향을 주는 온실가스는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등입니다. 이 가운데 이산화탄소(CO₂)가 온실가스 총 배출량의 77% 인데요. 이 77% 중 56.6%가 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석연료에서 나온 것이라고 합니다. 각종 제조 공정에서 배출되는 이산화탄소. 대기 중으로 내보내지 않고 처리해서 유용한 물질로 바꿀 수 있다면 얼마나 좋을까요?

 

이산화탄소를 처리할 CCS 기술의 등장!

 

 

산업혁명 이후 화석연료 위주로 산업이 성장해왔죠? 이제는 석유 없는 삶을 생각할 수 없을 정도가 됐는데요. 석유는 한정된 에너지 자원입니다. 그래서 오래전부터 석유의 고갈 문제가 고민거리가 되고 있죠.

 

친환경 대체 에너지는 이런 배경에서 각광받고 있습니다. 하지만 단시간에 기존의 시설과 기술을 모두 대체하기란 여간 힘든 것이 아닙니다. 결국 단계적으로 기존의 산업 기반에서 발생되는 문제를 해결할 수 밖에 없는 상황이죠. 친환경 에너지산업의 중심에 이산화탄소 포집 및 저장기술, CCS(CO₂capture and storage)기술이 있다고 할 수 있습니다.

 

이산화탄소를 모아 유용한 자원으로 바꾸는 CCS 기술. 실효성 있는 온실가스 대안으로 떠오르고 있습니다. 이번에도 선진국 중심으로 CCS 기술 개발 경쟁이 치열한데요. 국제에너지기구(IEA)는 " 2050년에 CCS 기술이 전 세계 CO₂의 약 17%를 감축할 것"이라고 예측하고 있습니다.

 

이산화탄소 포집, 저장기술

 

▲ 출처 : 한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터

 

 

CCS 기술은 포집, 수송, 저장 및 전환 이렇게 3단계입니다. 가장 먼저 이산화탄소  포집을 들 수 있는데요. 그 시기와 방법에 따라, 다시 세 가지로 구분합니다.

 

이산화탄소 포집

 

 

물질이 산소와 반응해 열 또는 에너지를 발생시키는 것을 연소라고 하죠? 연소 후 배기가스에 이산화탄소가 들어 있는데요. 이산화탄소를 포집하는 방법이 있습니다. 흡수제로 흡착하는 방법입니다. 이렇게 흡착한 이산화탄소를 다시 분리해 기존 발생원에 적용하는데요. 이 때 흡수제의 성능이 중요해서 성능과 공정 개발에 많은 관심이 쏠려 있습니다. 그런데, 대량의 가스가 발생하는 단점이 있어서 처리에 추가 비용이 필요하다는 단점도 있다고 하네요.

 

연소전에 이산화탄소와 수소 기체 혼합물로 분리하는 방법도 있습니다. 분리된 수소만 연소시키고, 이산화탄소는 압축해 저장하는 방법인데요. 이 방법은 낮은 비용을 기대할 수 있으나 적용하려면 공정의 설계 단계부터 변화가 필요한 탓에 기존 시설에 적용하기 힘든 단점이 있습니다.

 

마지막으로 공기 대신 산소를 이용해서 연소하는 방법이 있습니다. 산소로 연소를 시키면 수증기와 이산화탄소로 구성된 혼합가스가 나오는데요. 혼합가스는 쉽게 분리되는 특성이 있어서 고농도로 이산화탄소를 포집할 수 있습니다. 또한 분리가 쉽다고 합니다. 이 방법은 산소 이용 비용이 큰 게 단점입니다.

 

이산화탄소 수송

 

▲ 출처 : zeroemissionsplatform.eu

 

이산화탄소를 포집했으면 수송을 해야겠죠? 포집한 이산화탄소를 저장하는 곳까지 수송하는 방법에는 차량, 선박, 철도 등으로 직접 운반 하는 방법과 파이프라인을 이용하는 방법이 있어요. 통상적으로 수송거리에 따라 방법을 구분하는데요.

 

1000km미만은 내륙 또는 해양 파이프라인을, 1000-1800km는 내륙 파이프라인, 1800km 이상은 선박으로 수송합니다.

 

이산화탄소 저장 및 전환

 

▲ 출처 : zeroemissionsplatform.eu

 

이산화탄소 저장 기술은 위치에 따라 지중저장, 해양저장, 지표 저장이 있습니다. 지중저장은 폐유전 및 가스전, 지하 800m 이상의 지하수층에 저장하는 기술입니다. 해양저장 기술은 해양에 방출하는 방법인데요. 3000m 이하의 해저에 분사해 이산화탄소를 저장시키는 것을 말합니다. 이 방법으로 향후 500년간 이산화탄소를 저장할 수 있는데요. 해양 생태계의 안정성에 문제를 일으켜 금지되었답니다.

 

 

지표 저장법은 이산화탄소를 마그네슘(Mg)이나 칼륨(K)과 같은 광물에 반응시키는 화학적 방법입니다. 저장기술 중 가장 효과적이지만, 속도가 느리고 처리비용이 커 아직까지는 연구단계입니다.

 

 

여기서 잠깐! 해양저장 기술로 이산화탄소를 저장하는데 제약이 따릅니다. 아무곳이나 저장할 수 없다는 이야기죠. 하지만 최근 동해 울릉분지에 50억 톤 규모의 이산화탄소를 저장할 수 있는 공간이 발견되었는데요. 저장된 이산화탄소를 다방면에 활용할 수 있다고 하니 좋은 소식이죠?

 

화학적 전환

 

 

화학적 전환은 이산화탄소를 탄소 물질에 공급해 다른 물질을 생성하는데요. 이산화탄소가 재활용되다니 정말 놀랍죠?

생물학적 전환

 

 

생물학적 전환은 미세조류를 이용합니다. 연소가스에서 이산화탄소를 분리하지 않고 직접 전환하는데요. 태양에너지를 활용해 에너지 소모량도 적고 비용이 적게 들어 경제적입니다.

 

 

이처럼 CCS 기술을 통해 대기 중 이산화탄소의 양을 감축시킬 수 있습니다. 갑작스런 기후변화도 예방할 수 있는데요. 엄청난 경제적 효과를 얻는 CCS 기술, 정말 합리적이죠?

 

 

CCS 기술은 아직 개발 단계에 있습니다. 실질적인 CCS 공정이 많이 보급되어 있지 않죠. 하지만 많은 선진국에서 사용하고 있는데요. 우리나라 역시 2020년까지 활성화시킬 예정입니다.

지금까지 CCS기술에 대해 알아봤습니다. 도움이 되셨나요? 지구를 살리는 CCS 기술! 앞으로 저탄소 녹색성장의 기반이 될 CCS 기술의 활약을 기대해봅니다. ^^