이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술의 경제성, 기술적 과제, 국가별 동향 및 향후 전망 doc_id PCY_201508191122199221_7

이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술 중 이산화탄소 포집기술은 전체 비용의 70~80%를 차지하는 핵심 기술로서 상용화를 위해서는 비용을 획기적으로 저감하기 위한 연구가 필요하다. 저장 기술은 저장소에 따라 경제성 및 신뢰성에 큰 차이가 존재하며 현재 이산화탄소의 저장소로는 해양, 지중, 지표 등이 고려되고 있다. 해양저장은 해양 생태계 문제 야기 가능성으로 인해 기술적 검증이 더 필요하며, 지표저장은 개발초기 단계로서 이산화탄소를 고착화시킨 광물의 저장소 문제 등이 과제로 남아 있다. 반면 지중 저장은 폐유전, 가스전 등 육상 혹은 해저의 깊은 지층에 저장하는 기술로서 다양한 실증프로젝트가 진행되고 있으며, EOR(Enhanced Oil Recovery) 기술 등은 다른 기술에 비하여 경제성도 높은 것으로 분석되고 있다. 에너지저장시스템은 직접적인 온실가스 감축기술로 보기에는 어려움이 있으나, 신재생에너지 보급 확대에 따른 전력 부하 변동성 문제 해결을 위한 핵심 기술로 고려되고 있다. 현재 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 비용은 23~92불이지만, 평균적으로 60불이 논의되고 있으며, 결과적으로 포집 비용이 75%를 차지한다고 가정하면 포집비용이 45불 수준이다. 기술별 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)기술의 비용은 거의 비슷한 수준으로 아직 우위에 있는 기술이 결정되지 않고 기술이 서로 경쟁하고 있는 단계이다. 온실가스 감축 수단으로서 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)의 비용은 문제가 되지 않을 수도 있다. 여러 자료에 의하면, 상대적으로 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술이 채택 가능한 비용효과적인 수단이라고 언급하고 있으며, 글로벌 온도 상승을 2 이내로 억제하기 위해서는 여러 수단이 다 같이 들어가야 하는데, 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술을 완전히 제외한다면 전체적인 비용이 50% 늘어날 것으로 전망하고 있어 비용 효과적이라는 것을 증명하고 있다. 또한 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 비용은 초기 비용이 높은 것으로 한 번 들어가려면 수조원이 필요하지만, 신재생에너지는 정책적 지원, 보조금이 지속적으로 들어가고 있다는 것을 감안하면, 체감하는 것은 높으나 실제 들어가는 비용이 그리 높지는 않을 수도 있다. 기술적인 가능성에 있어서 저장부분은 확인해야 하는 부분이 있으나, 포집기술의 경우 우리의 진전된 기술로도 충분히 가능하고, 실증단계가 필요한데, 5년 정도 소요된다면, 2020년 보급 가능한 기술력이 있다. 이산화탄소를 가스로 넣는 게 아니라 액체로 넣는 것이며, 물이 있는 지층 구조에는 이산화탄소를 넣을 수 있고, 유전, 가스전 없어도 가능하다고 해서 그쪽 기술 가능성을 많이 두고 있다. 저장소 문제의 경우 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 보급의 핵심 열쇠가 될 수도 있고 아닐 수도 있다. 우리기술의 경우 저장소가 있는 곳에서 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술을 보급하고 그 대가로 탄소배출권을 받을 수도 있다. 북한의 경우 유연탄 매장량이 우리보다 많다고 알려져 있으나, 오히려 남쪽(무연탄 많은 지층) 보다도 그쪽 퇴적층이 우리나라보다는 더 신생대층 땅이 있으면 이산화탄소를 저장할 수 있다. 또한 저장 측면에서 우리나라처럼 불확실한 용량 문제도 있지만, 전 세계적으로는 안전 문제, 즉 누출에 대한 문제가 있다. 국가별 동향을 살펴보면, 독일의 경우, 신재생이 주가 되며, 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)에 대해서는 소극적인데 그 이유는 유럽의 경우 전력망이 다 구성되어 있어서 부족하면 갖다 쓰면 되는 상황이기 때문이다. 그러나 호주, 캐나다의 경우, 석탄이 굉장히 많이 나며 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술이 없다면 석탄화력은 무용지물이다. 미국의 경우, 지금 중간 과정으로서 셰일가스를 대량 보급만으로도 이산화탄소 배출 감축에 대한 정부 규제를 만족 시킬 수 있으나 실제로 30년이 넘어가면 미국도 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술을 사용하지 않을 수 없을 것으로 전망된다. 이에 따라 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)기술을 적극적으로 보급 하는 곳은 미국이며, 중국 역시 석탄 의존도가 높기 때문에 엄청난 투자를 하고 있지만 규제가 따라주지 않으면 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 보급은 요원하다. EOR(Enhanced Oil Recovery)는 유전에 이산화탄소를 주입함으로써 이산화탄소 저장문제 해결 뿐만 아니라 원유 산출량 증가라는 경제적 이익이 발생 가능한 저장기술이다. 현재 원유 산출량 증가를 위하여 천연가스를 주입하는 경우도 있어 원유회수증진(EOR) 기반의 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)는 현재도 비용경쟁력을 갖고 있다. 미국의 경우 콜로라도에서 가스화력 발전소에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 원유회수증진(EOR)을 이용하여 저장하는 실증 프로젝트를 통하여 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 비용이 톤당 70센트 수준으로 추정되어 해상 뿐만 아니라 육상풍력에 비하여도 가격 경쟁력이 있는 것으로 결과를 보고했다. 이와 같이 국가별로 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)비용에 대한 편차가 크므로 전체적인 조율이 필요하다. 그러나 아직 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술은 높은 비용으로 인식되고 있어 상업적인 방법으로 시장에 진입하는 것은 어려움이 있으며, 따라서 탄소세 부과, FIT(Feed in Tariff) 등과 같은 정책적인 지원이 필요하다. CCU(Carbon Capture and Usage)는 현재로는 포집되는 이산화탄소 규모에 비하여 사용처는 한정되어 있으며, 이산화탄소 활용을 위하여 추가적인 에너지소비가 발생하므로 기후변화에 크게 기여할 수 없을 것으로 판단된다. IEA 분석결과 등에서 바이오매스에 대한 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 연계가 고려되고 있으나, 바이오매스 식량, 물, 생태계, 토지이용 등과 연계된 복잡한 문제가 존재하여 브라질과 같은 일부 국가를 제외하고는 기후변화에 대한 대안으로 고려되는데 한계가 존재하다. 바이오매스는 연소 시 발생하는 탄소를 경작하는 과정에서 흡수한다는 가정하에 탄소 중립적인 에너지원으로 가정하고 있으나, 최근 발생하는 탄소양이 더 많아 청정한 에너지원이 아니라는 연구결과도 보고된 적이 있다. 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 도입시기의 경우 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)는 신규사업 착수 시 저장소 탐색, 포집/수송/저장 인프라 건설 등에 적어도 10년 이상의 장시간이 소요되는 사업이므로 기후변화 문제 대응을 위하여 최대한 빨리 착수하는 것이 중요하다. 현재 원유회수증진(EOR) 저장방식과 연계된 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 설비를 통하여 세계적으로 연간 2,000만톤의 이산화탄소가 저장되고 있으며, 2020년까지 최대 1억2,000만톤 규모로 성장할 전망이다. Shell사는 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)보급과 관련한 Mountain 시나리오(기후변화 대응을 위하여 시장기능보다는 정부정책기능이 강조되는 시나리오)와 Ocean 시나리오(시장기능이 강조되는 시나리오)를 통해 보급전망을 분석했는데 Mountain 시나리오에 의하면 2060년경 최대 연간 250억톤의 이산화탄소를 저장하며, Ocean시나리오에 의하면 2080년경 연간 60억톤의 이산화탄소를 저장할 것으로 전망하고 있다. 위 시나리오에 따르면 2050년 기준 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 보급은 최대 연간 110억톤에서 20억톤 사이로 전망된다. Global CCS Institute에 의하면 이산화탄소 포집 및 저장(CCS)기술은 이미 태양광발전, 해상풍력발전에 비하여 이산화탄소 감축 측면에서 가격경쟁력을 확보하였으며, 2030년경에는 원유회수증진(EOR)을 고려하지 않은 경우에도 다른 저탄소 발전기술에 비하여 비용 경쟁력이 있을 것으로 전망된다.