지구온난화 해결책! 이산화탄소 포집 저장기술(CCS)

지구온난화로 인해 녹아 내리는 빙하, 먹이와 집을 잃고 멸종위기에 놓인 백곰. 우리는 이미 지구온난화의 심각성을 잘 알고 있습니다. 지구온난화 현상에는 점점 가속도가 붙고 있는 지금. 우리는 지구온난화에 대응하기 위해 어떤 노력을 하고 있을까요? 오늘은 지구온난화의 원인인 이산화탄소를 줄이기 위한 CCS에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 지구온난화와 이산화탄소

갈수록 심해지고 있는 지구온난화는 전 세계적으로 우려해야 할 이슈입니다. 특히 산업화에 따른 화석연료 증가와 무분별한 산림 벌채가 지구온난화의 주요 원인으로 손꼽히는데요.

대기 중 온실가스 농도를 높이는 가장 큰 요인으로는 이산화탄소가 있습니다. 그 중 화석에너지 연소로 발생하는 이산화탄소의 양이 가장 많은데요. 그렇기 때문에 지구온난화를 막기 위해선 무엇보다 이산화탄소 배출량 감소에 집중해야 합니다. 

 

2. CCS란?

이산화탄소를 줄이기 위한 방안으로 제시되고 있는 CCS. 이는 Carbon Capture & Storage의 약자로, 이산화탄소 포집 저장기술을 의미합니다. 이산화탄소가 대기로 노출되기 전, 압축과 수송의 과정을 거쳐 육상 또는 해양에 안전하게 저장되는 과정을 일컫는데요. 현 시점에서 이산화탄소를 줄이는 방안으로 가장 각광받고 있습니다. 

3. CCS 과정

1) 포집

CCS 과정은 총 3단계로 나뉘는데요. 첫 번째 단계인 포집은 제철소나 발전소 등 이산화탄소 발생원에서 이산화탄소를 분리 및 회수하는 단계입니다. 전체 CCS 비용의 70~80%를 차지하는 핵심적인 과정으로 고도화된 이산화탄소 포집 기술이 필요하죠. 그 방법으론 연소 전 포집, 연소 후 포집 그리고 순산소 연소 포집이 있습니다.

- 연소 전 포집(pre-combustion capture)

연소를 통해 이산화탄소가 발생하지 않도록 하는 공정 기술입니다. 공장에서 사용되는 화석연료를 수소와 이산화탄소 기체 혼합물로 분리하여, 수소는 연소시키고 이산화탄소는 압축하여 수송한 후 저장하는 기술이죠. 이 방법은 발전소 설계 단계에서부터 고려해야 하기 때문에 기존 발전소에 적용하기는 어렵습니다.

- 연소 후 포집(post-combustion capture)

연소 후 포집은 기존 발생원에 적용하기 가장 알맞은 방법입니다. 흡수·흡착제, 분리막 등을 이용해 이산화탄소를 흡·탈착하여 분리하는 과정을 거치는데요. 그 과정에서 대량의 가스가 발생하기 때문에 흡수제의 효능 향상과 공정 개발 등 개선이 필요합니다.

- 순산소 연소 포집(oxyfuel combustion capture)

화석연료 연소를 위해 공기 대신 산소를 사용하는 방법입니다. 이렇게 하면 연소 후 나온 배기가스가 수증기와 고농도의 이산화탄소로 쉽게 분리됩니다. 단점은 산소 제조 비용이 크다는 것이죠. 

2) 수송

수송단계에서는 포집한 이산화탄소를 격리, 저장하여 저장소까지 수송하는데요. 수송 매체에 따라 다음의 세 가지 방법으로 나뉩니다.

- 파이프 수송 : 대량의 이산화탄소를 수송하는 가장 보편적인 방법으로, 파이프라인을 통해 이산화탄소를 옮기는 방법입니다. 보통 1,000~1,800km를 수송할 때 사용합니다.

- 차량 수송 : 트럭이나 기차 등의 차량으로 이산화탄소를 수송하는 기술입니다. 소량의 이산화탄소를 옮길 때 적합한 방법으로, 미래 핵심 수송 기술로 이용하기엔 어려움이 있죠.

- 선박 수송 : 선박 수송은 차량 수송의 대안으로, 대량의 이산화탄소를 안전하게 옮길 수 있는데요. 파이프 수송으로 닿을 수 없는 장거리를 수송할 때 사용됩니다.

3) 저장

이산화탄소 포집과 수송을 마쳤다면 이제 안전하게 저장해야 합니다. 이산화탄소를 저장하는 기술은 매체에 따라 3가지로 나뉩니다.

- 해양 저장 : 1,000~3,000m 이하의 심해에 이산화탄소를 분사하여 저장하는 방식입니다. 해양 생태계 파괴와 산성화 등의 문제로 현재는 금지된 기술입니다.

- 광물 저장 : ‘지표 저장’이라고도 불리는 이 방식은 이산화탄소를 광물에 반응시켜 탄산염 광물을 만들고, 이를 고체화하여 저장하는 기술입니다. 다양한 문제로 아직 연구단계에 머물러 있지만, 세 가지 저장기술 중 가장 효과적인 방안으로 떠오르고 있습니다. 

 

- 지중 저장 : 현재 가장 실질적인 저장 방식으로 사용되고 있는 지중 저장은 내륙 또는 해저의 지층 내 적합한 공간에 이산화탄소를 주입하여 저장하는 기술입니다. 선진국에선 이미 20여년 전부터 적극적으로 적용하고 있는데요. 석유나 천연가스 등 자원의 회수를 높이는 등 부가가치 창출을 통해 경제적으로 우수한 기술로 평가받고 있습니다. 

 

전체 이산화탄소 배출량의 무려 15%가 넘는 양을 감축시키는 CCS. 그러나 여러 문제점이 발견되면서 아직 상용화 단계에 접어들진 못하고 있는데요. 시설비와 운송비 같은 금전적 문제와 저장 장소에 대한 다각적인 연구·개발이 필요한 시점입니다. CCS가 상용화되는 그날! 미래의 지구는 다시 건강해질 수 있겠죠?