CCUS, ‘탄소중립·산업육성’ 두 마리 토끼 잡는다

인천시는 지난 17일 고등기술연구원, 제이엔케이글로벌, 인천도시가스와 수도권 최초 탄소포집형 수소생산기지 구축사업 추진을 위한 업무협약을 체결했다. 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집 후 관련 산업체에 공급해 재사용토록 함으로써 정부로부터 ‘청정수소 인증’을 받을 계획이다. 

과학기술정보통신부 국책과제로 현대건설 주관하에 평택 수소특화단지에서 ‘블루수소 생산을 위한 하이브리드식 CO2 포집 액화공정의 최적화·실증’ 사업이 진행 중이다. 하루 100톤 이상 CO2 포집 공정 실증과 연간 100만 톤급 상용화 공정 설계가 최종 목표다.

SK이노베이션 E&S는 충남 보령에서 블루수소를 생산하는 과정에서 포집한 이산화탄소를 액화해 HD한국조선해양이 개발하는 대용량 액화 CO2  운송 선박을 이용해 해외저장소로 운송할 계획이다.

한국수력원자력은 두산퓨얼셀, 에어레인 등과 함께 국내 최초로 ‘PAFC 연료전지’ 발전에서 배출되는 이산화탄소 포집 기술을 개발해 실증 운전 중이다.  

수소산업 분야에서 진행되고 있는 CCUS 적용 추진 사례들이다.  

미국, EU 등 주요 선진국은 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술을 탄소중립 실현의 핵심수단으로 인식하고 신산업으로 육성하기 위해 법률을 제정해 운영 중이다. 국내도 CCUS 기술개발과 산업육성을 위한 행정·재정적 지원 근거를 담은 법률이 시행됐다.  

CCUS 급성장 전망  

CCUS는 석탄발전 등의 화석연료 연소공정 및 시멘트·철강·석유화학 등 CO2 배출이 불가피한 업종에는 거의 유일한 CO2  대량 감축 수단으로 평가된다. 수소산업도 예외일 수 없다. 천연가스 개질 방식으로 수소를 생산하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집해 저장 또는 활용한 수소를 ‘블루수소’라고 한다. 통상 수소 1kg 생산 시 10kg 정도의 CO2가 발생한다. 정부로부터 청정수소 인증을 받기 위해선 CCUS 기술은 필수다. 

국제적으로 CCUS 기술의 온실가스 감축 기여도는 9~24% 수준으로 평가된다. 국내의 경우 ‘2030 NDC(국가 온실가스 감축 목표)’ 중 1,120만 톤(약 2.5%)을 CCUS 기술이 담당한다. 2050 탄소중립 시나리오에서는 CCUS를 통해 5,510만 톤~8,460만 톤을 감축해야 하는 데, 이는 전체 감축량 대비 7.5~11% 수준이다.  

CCUS 산업은 기술 상용화 초기 단계로 성장 가능성이 매우 큰 것으로 평가된다. 수소산업, 자원개발 신산업 등과의 융복합으로 CCUS 기술 적용이 확산되는 추세에 따라 중소·중견·스타트업 기업의 투자가 증가할 전망이다.

특히 AI로 인해 전력수요가 대폭 증가하면 신재생에너지 전력만으로 충당하기 어려워 천연가스 발전이 증가할 것으로 예상됨에 따라 CCUS 기술의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 골드만삭스는 데이터센터로 늘어날 전력수요의 6%를 천연가스가 담당할 것으로 전망했다. 모건스탠리는 최근 보고서에서 데이터센터를 운영하는 빅테크들이 탄소포집, 직접공기포집(DAC) 등의 탄소 제거 기술에 상당한 투자를 할 것으로 예상했다.  

CCUS 기술개발·산업육성 추진

정부는 지난 2010년 ‘국가 CCS 종합추진계획’을 수립한 이후 CCUS 기술개발을 지원해왔다. 한국중부발전 보령화력(석탄)의 습식아민포집 실증 플랜트(10MW)와 한국남부발전 하동화력(석탄)의 건식포집 실증 플랜트(10MW)를 통해 세계 최고 수준의 습식 포집 및 세계 최대 규모의 건식 포집 기술을 확보했다. 또 국내 최초 국산 기술력으로 포항 영일만에 중소 규모 지중저장 해상 플랫폼을 구축해 이산화탄소 주입(100톤) 실증(세계 3번째 해상 실증)에 성공했다.  

정부는 ‘제3차 녹색성장 5개년 계획(2019년 5월)’에 입각한 다부처(산업부, 과기부, 해수부, 환경부) 공동사업의 필요성을 발표하고, △대규모 저장소 확보 △중규모 CCS 통합 실증 모델 개발 △대규모 포집기술·포집원 평가 및 포집 플랜트 FEED(상세 설계의 전반부와 기본설계의 후반부를 연결해주는 설계)안 개발 △광물 탄산화 기술 실증 및 온실가스 감축 방법론 개발 △CCUS 법률안 정비 및 수용성을 포함한 제도적 기반 구축 등 5개 핵심 연구 기획 내용을 반영한 다부처 공동사업(대규모 CCS 통합 실증 및 CCUS 상용화 기반구축사업)을 2021년부터 본격 추진했다.  

다부처 공동사업 중 하나가 2024년 1월 예비타당성 조사 대상으로 선정된 ‘동해가스전 활용 이산화탄소 포집·저장(CCS) 실증사업’으로 블루수소 생산과 연계되어 있다. 올해 예타 조사 결과가 나올 것으로 예상된다.

‘2021년 Net-Zero 사업’을 통해서는 국내 가스발전연료 사용 확대 추세를 반영한 LNG 발전설비 이산화탄소 포집 기술, 시멘트·석유화학 등 이산화탄소 다배출 산업과 연계된 CCU 기술, 주민 수용성 제고와 저장 안전성 확보 및 효율 향상 등을 위한 이산화탄소 저장 관련 요소기술 개발을 본격화했다.     

2022년부터는 ‘CCUS 상용기술 고도화 및 해외저장소 확보를 위한 국제공동연구 프로젝트’, ‘이산화탄소 해양 지중저장 상용화 핵심기술개발’, ‘시장 선도형 CCU 전략제품 생산기술 실증’ 등 3개의 신규사업이 추진되었다. ‘CCU 전략제품 생산기술 실증사업’에는 수소생산과 연계한 이산화탄소 활용 메탄올 국산화 기술이 포함되어 있다. 

2023년부터는 신규사업으로 대규모 이산화탄소 저장소 확보를 위해 한반도 인접 해역을 종합 탐사하는 사업을 추진하고 있다.

정부는 호주·동남아·EU 등과 국제공동활용 저장소를 확보하는 등 해외저장소 발굴을 위한 국제협력도 추진하고 있다. 대표적인 예로 한국 기업과 말레이시아의 국영 에너지기업 페트로나스가 국내 발생 이산화탄소를 말레이시아로 이송해 저장하기 위한 ‘셰퍼드(Shepherd) 프로젝트’가 있다. 

그간 CCUS는 개별법 없이 40여 개 법에서 부분적으로 규정되어 효율적인 사업 추진이 어려웠다. 이를 해소하기 위해 2024년 2월에 제정된 ‘이산화탄소 포집·수송·저장 및 활용에 관한 법률’(이하 이산화탄소저장활용법)이 지난 2월 7일부터 본격 시행되었다.  

이산화탄소저장활용법(CCUS법)은 육상 또는 해양 저장 후보지 선정·공표 절차, 저장사업 허가, 모니터링 체계 등 이산화탄소 저장소 확보와 운영에 관한 프로세스를 체계적으로 규정하고 있다. CCUS 산업의 성장기반 조성을 위해 이산화탄소 활용 전문기업 확인 및 지원, 기술·제품 인증, 실증·사업화 지원, 사업비 보조·융자 등 다양한 기업지원 내용도 담고 있다. 산업생태계 활성화를 위한 CCUS 집적화단지 지정 및 지원 제도, CCUS 진흥센터 설립 근거도 마련되었다. 

이호섭 한국CCUS추진단장은 “CCUS 기술의 상용화에서 가장 큰 문제는 경제성 부족으로, 정부와 산학 협력을 통해 재정적 지원과 세제 혜택을 강화하고 기술 혁신으로 비용을 줄이는 노력이 필요하다”라며 “이산화탄소 저장소 확보도 시급한 데, 현재 국내는 동해가스전이 유일한 저장소로 ‘2030 NDC’와 2050 탄소중립 목표를 달성하기 위해 국내 저장소 탐사와 국외 저장소 확보를 병행 추진해야 한다”고 밝혔다.

이 단장은 이어 “정책적 기반을 강화하는 것도 매우 중요하다”라며 “지난 2월부터 시행된 CCUS법은 상용화를 위한 법적 기반을 제공하고, 포집·수송·저장·활용에 필요한 허가와 지원방안을 명확히 하고 있어 규제 리스크를 줄이고 인프라 구축과 기술개발을 촉진할 수 있다”고 덧붙였다.