"CCS 플랜트 2020년께 상용화"

한국해양연구원 해양안전방제기술연구부팀이 CO2의 해상 지중저장을 위한 대규모 파이프라인 공정설계 모의실험을 진행하고 있다.

전 세계는 지금 지구온난화의 주범인 이산화탄소(CO2)가 대기 중에 유입되지 않도록 발생단계에서부터 격리ㆍ저장하는 기술개발에 한창이다. 발전소ㆍ제철소 등 대형 배출원에서 CO2를 포집, 지하 심부나 해저에 10만년 이상 안정적으로 저장하는 게 목표다. 전문가들은 이산화탄소 포집ㆍ저장(CCS) 기술이 상용화되면 획기적인 온실가스 저감이 가능할 것으로 예상한다. 이에 우리나라도 관련기술 개발에 박차를 가하고 있다. ◇2020년 CCS 플랜트 상용화=국제에너지기구(IEA)는 오는 2050년까지 320억톤의 CO2감축을 전 세계에 권고했다. 그리고 이의 20%인 64억톤이 CCS 기술을 통해 처리될 것으로 전망된다. 이미 미국·일본·호주 등 주요 선진국들은 이런 추세에 맞춰 지난 90년대부터 관련 연구를 활발히 진행 중이며 현재 추진되고 있는 프로젝트만 20여개에 이른다. 우리나라도 작년 11월 지식경제부가 2015년 10억톤 이상의 CO2 저장소 확보, 2017년 연간 100만톤 이상급 실증사업 2개 추진, 2020년 CCS 플랜트 상용화를 골자로 한 'CCS 상용화 추진계획'을 발표한 바 있다. 지경부를 포함해 국토해양부ㆍ교육과학기술부ㆍ환경부 등 4개 부처의 CCS 연구개발 예산만 지난해와 올해 총 649억원이 사용됐다. 이러한 CCS는 크게 지중저장과 광물탄산화 기술로 구분된다. 전자는 화력발전소나 제철소에서 포집한 대량의 CO2를 염대수층, 유전ㆍ가스전, 석탄층 등에 저장하는 것이고 후자는 CO2를 자연산 광물과 반응시켜 탄산염 광물로 변환한 뒤 저장 또는 자원화하는 기술이다. 한국지질자원연구원 CO2 처분연구실 김정찬 박사는 "지중저장은 대량 처리능력과 현장 적용성이 좋아 가장 효율적 방안으로 여겨진다"며 "광물탄산화도 고가의 공정비용과 자원화 방안 마련이 과제로 남았지만 가장 안전한 CO2 저장기술로 주목 받고 있다"고 밝혔다. 이에 국내 연구기관들도 두 분야 모두에서 연구에 박차를 가하고 있다. 그 중에서도 지질연구원과 한국해양연구원이 대표주자로 꼽힌다. ◇2015년 광물탄산화 플랜트 가동=먼저 지질연은 지중저장과 광물탄산화 기술을 함께 개발 중이다. 지중저장의 경우 지하 수㎞에 초임계 상태로 고온 가압한 CO2를 주입하는 방식을 사용한다. 이렇게 주입된 CO2는 초기에 유전·가스전의 빈 공간에 가스 형태로 머물지만 시간이 지나 액체로 물성이 변한다. 이 상태로 수백 년 이상이 흐르면 광물질과 결합, 암석과 같은 고체로 변해 반영구적으로 저장되는 메커니즘이다. 저장소가 염대수층이라면 CO2는 물에 용해돼 저장된다. 이와 관련 지질연은 호주의 CO2CRC가 주도하는 5,800만 달러 규모의 오트웨이 프로젝트에 참여하고 있다. 2015년 10만톤의 CO2를 저장하는 것이 이 프로젝트의 목표로 지하 2㎞의 폐 가스전에 CO2를 저장, 그 거동을 예측ㆍ모니터링 하는 1단계 사업이 2009년 완료됐다. 현재는 지하 대수층을 대상으로 한 2단계 사업이 진행되고 있다. 광물탄산화 분야에서는 이미 연간 CO2 처리 능력 1,000톤급의 파일럿 설비를 구축, 폐석고를 활용한 기술개발에 성공했으며 석면을 이용한 기술을 추가 개발 중이다. 최종 목표는 2015년 1만톤급 플랜트의 상용화다. 지질연 석유해저자원연구부 허대기 박사는 "국내 온실가스 배출량은 세계 10위권으로 증가 속도 역시 최고 수준"이라며 "2020년경 세계 CCS 시장이 약 140조원으로 추산되는 만큼 기술 상용화를 이룬다면 온실가스 저감에 더해 막대한 경제적 이익 창출이 가능하다"고 밝혔다. ◇울릉분지에 해상 지중저장소 건립=해양연은 해양에서의 지중저장 기술 개발에 연구 역량을 집중하고 있는 상태다. 우리나라의 특성상 육상보다는 해상 지중저장이 더 효율적이라는 판단에서다. 해양연 해양안전방제기술연구부 강성길 박사는 "대규모 육상 지중저장소는 지질구조적으로나 지역주민들과의 이해관계 때문에 실질적 추진이 어렵다" 며 "국내 발전소와 제철소 대부분이 연안에 위치하고 있다는 점도 해상 지중저장의 이점을 더해주는 요인" 이라고 설명했다. 이에 따라 해양연은 현재 해양 내 CO2 수송ㆍ주입ㆍ저장ㆍ사후감시 등 CCS 전 과정에서의 유출방지 기술과 해양 환경안전 관리기준 개발에 나서고 있다. 특히 지질연ㆍ한국석유공사와 공동으로 우리나라 영해의 대륙붕을 탐사하여 저장소 후보지를 파악하고 있다. 현재까지 최적지로 거론되는 곳은 동해의 울릉분지다. 해양연의 기초조사 결과 이곳의 대수층에 약 10억톤 이상의 CO2 저장 공간이 확인됐기 때문이다. 강 박사는 "오는 2015년 100만톤급 실증플랜트의 후보지를 결정할 방침"이라며 "이후 2016년부터 실증사업에 돌입, 300만톤급 상용 플랜트 건립이라는 목표를 달성할 계획"이라고 밝혔다. 해양연은 또 장기적으로 울릉분지 외에도 군산, 제주 퇴적분지 등 해역별로 대형 저장소를 구축할 계획이다. 강 박사는 "2030년경에는 CCS 플랜트 및 탄소거래 등에 의해 2.6조원 규모의 경제효과와 4만개의 일자리를 창출이 기대된다"고 강조했다.