탄소 포집 및 저장(CCUS) 기술이란? 탄소중립을 위한 혁신 기술

탄소중립(Net Zero)과 CCUS 기술의 필요성

✅ 탄소중립(Net Zero)의 개념

탄소중립(Net Zero)이란 배출되는 온실가스의 양과 흡수되는 양을 동일하게 만들어, 실질적인 탄소 배출량을 ‘0’으로 만드는 개념이다. 즉, 화석연료 사용으로 인해 발생하는 탄소 배출량을 줄이고, 남은 배출량은 흡수하거나 제거하는 방식으로 상쇄하는 것이 핵심이다.

 

✔ 탄소중립 실현을 위한 주요 전략

• 신재생 에너지 확대 → 태양광, 풍력, 수소 에너지 활용
• 에너지 효율 개선 → 건물·산업·수송 부문의 에너지 절감
• 탄소 포집 및 저장(CCUS) 기술 활용 → 배출된 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 저장 또는 활용

📌 탄소중립이 중요한 이유

• 기후 변화 대응 → 전 세계 평균 기온 상승 방지(파리협정 목표: 1.5°C 이내 제한)
• 에너지 전환 가속화 → 화석연료 의존도를 줄이고 지속 가능한 경제 구축
• 탄소 감축 규제 강화 → 글로벌 기업 및 국가들의 탄소 배출 감축 목표 설정

탄소중립을 실현하기 위해 가장 주목받는 기술 중 하나가 바로 탄소 포집 및 저장(CCUS, Carbon Capture, Utilization, and Storage) 기술이다.

 

 

 

 

탄소 포집 및 저장(CCUS) 기술이란? 개념과 원리

✅ CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage)의 정의

CCUS 기술은 대기 중으로 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 포집(Capture)하여, 저장(Storage)하거나 유용한 자원으로 활용(Utilization)하는 기술을 의미한다.
즉, 공장·발전소·산업시설에서 발생하는 탄소 배출량을 직접 줄이는 동시에, 포집된 탄소를 재활용하여 경제적 가치를 창출할 수 있는 혁신적인 기술이다.

 

✔ CCUS 기술의 핵심 과정
1️⃣ 탄소 포집(Capture) → 산업시설·발전소 등에서 배출되는 CO₂를 분리 및 회수
2️⃣ 탄소 활용(Utilization) → 포집된 CO₂를 화학 원료, 연료, 건축자재 등으로 활용
3️⃣ 탄소 저장(Storage) → 포집된 CO₂를 지하 깊은 곳(고갈된 유전·가스전, 해저)에 안전하게 저장

 

1) 탄소 포집(Capture) 기술

탄소 포집 기술은 화력발전소, 시멘트 공장, 제철소 등에서 배출되는 CO₂를 포집하여 대기 방출을 막는 과정이다.
✔ 포스트 연소(Post-combustion Capture): 연소 후 배출되는 가스에서 CO₂를 분리
✔ 프리 연소(Pre-combustion Capture): 연료가 연소되기 전에 CO₂를 제거
✔ 산소 연소(Oxy-fuel Combustion): 순수한 산소를 사용하여 CO₂ 농도를 높인 후 포집

 

📌 주요 기업 사례:

• 미국 NET Power: 산소 연소 방식으로 발전소에서 CO₂ 배출 없이 전기를 생산
• 노르웨이 몽스타드 CCS 프로젝트: 발전소에서 포집된 CO₂를 북해 지하에 저장

 

2) 탄소 활용(Utilization) 기술

포집된 이산화탄소를 단순히 저장하는 것이 아니라, 경제적 가치가 있는 자원으로 변환하는 기술이다.

✔ CO₂ 기반 화학 제품 생산:

• CO₂를 활용하여 플라스틱, 합성 연료, 화학 원료(메탄올, 우레탄 등) 생산
  ✔ 건축 자재 활용:
• CO₂를 활용하여 탄소 저감형 시멘트 및 콘크리트 제작
  ✔ 연료 전환:
• CO₂와 수소(H₂)를 결합하여 합성 가스(Syngas), 청정 연료 생산

📌 주요 기업 사례:

• CarbonCure(캐나다): 콘크리트 제조 과정에서 CO₂를 주입하여 탄소 배출량 30% 절감
• LanzaTech(미국): 미생물을 이용해 CO₂를 에탄올 연료로 전환

 

3) 탄소 저장(Storage) 기술

포집된 CO₂를 지하 깊은 곳에 장기간 안전하게 저장하는 기술이다.

✔ 지질 저장(Geological Storage) → 고갈된 유전·가스전에 CO₂를 주입하여 안정적으로 저장
✔ 해양 저장(Ocean Storage) → 해저 깊은 곳에 CO₂를 용해시켜 저장(환경적 논란 존재)
✔ 광물 탄산화(Mineralization) → CO₂를 광물과 반응시켜 고체 상태로 저장

 

📌 주요 프로젝트 사례:

• 노르웨이 Sleipner CCS 프로젝트: 북해 해저 1,000m 아래에 연간 100만 톤 CO₂ 저장
• 호주 Gorgon CCS 프로젝트: 연간 400만 톤 이상의 CO₂를 지하에 주입하여 저장

 

 

CCUS 기술의 한계와 해결 과제

✅ CCUS 기술의 도전 과제

✔ 높은 비용 문제 → CCUS 시설 설치 및 운영 비용이 높아 상업화 어려움
✔ 에너지 소비 증가 → CO₂ 포집·저장 과정에서 추가적인 에너지 소비 발생
✔ 장기적 안정성 확보 필요 → 저장된 CO₂가 새어 나오는 문제 해결 필요

 

📌 해결 방안:

• 정부 지원 확대 & 탄소 배출권 시장 연계 → 기업이 CCUS를 도입할 수 있도록 경제적 인센티브 제공
• 기술 혁신 & 비용 절감 → AI·IoT 기반 탄소 포집 효율 개선 연구 필요
• 국제 협력 강화 → 탄소저장 시설 공유 및 글로벌 CCS 네트워크 구축

 

CCUS 기술의 미래 전망과 글로벌 동향

✔ 2050 탄소중립 목표 달성을 위한 핵심 기술
✔ CCUS 시장 규모 확대 → 2030년까지 연평균 20% 이상 성장 예상
✔ 미국, EU, 한국 등 국가별 CCUS 투자 확대
✔ 신재생 에너지 & 수소 경제와 결합하여 활용성 증가

 

📌 최종 결론 : CCUS 기술은 단순한 탄소 감축 기술이 아니라, 지속 가능한 미래를 위한 핵심적인 산업 혁신 기술이다.
향후 신재생 에너지와 결합하여 더욱 발전할 것이며, 탄소중립 시대의 중요한 솔루션으로 자리 잡을 것이다.

 

"탄소 포집 및 저장 기술(CCUS), 이제는 선택이 아니라 필수다!"