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02 – 탄소자원화 기술의 현황 및 산업계 방향
탄소자원화 기술은 발전 및 산업에서 발생하는 탄소 함유 가스(부생가스 또는 온실가스 : 이산화탄소, 메탄, 일산화탄소 등)를 대체자원으로 활용하여 화학제품 및 연료를 …
Source: webzine.koita.or.kr
Date Published: 3/11/2022
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탄소자원화 기술 개발 현황 공유 – Sciencetimes – 사이언스타임즈
탄소 자원화란, 탄소를 감축해야 할 지구 온난화의 주범으로만 간주하지 않고 연료나 원료 등과 같은 자원으로 재활용하는 방안을 강구하는 기술이다.
Source: www.sciencetimes.co.kr
Date Published: 5/8/2021
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[Report] 기후변화 대비 ‘탄소자원화’ 기술 주목 – 아이가스저널
최근 기후변화 문제를 일으키는 주범인 이산화탄소(CO2) 감축을 위한 대안으로서 탄소를 자원화하는 기술이 주목받고 있다. 그동안 주요국들의 CO2 감축 …
Source: www.igasnet.com
Date Published: 10/4/2022
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[기고] 탄소자원화의 현재와 미래’기후악당’ 오명 벗기 위한 정책 …
그렇다고 이산화탄소, 온실가스 감축에 대한 기술개발이나 정부 주도사업이 … 다만, 왜 아직도 이러한 탄소자원화가 기업체의 산업화로 더디게 …
Source: www.gasnews.com
Date Published: 1/24/2021
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[탄소중립Life] 탄소 자원화 기술 – 환경교육포털
이산화탄소도 재사용! 탄소 자원화 기술은 발전소 같은 이산화탄소 탄소 자원화 기술 발전을 위한 각국의 노력 ①미국은? 산업 분야 이산화탄소 탄소 …
Source: www.keep.go.kr
Date Published: 5/18/2021
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[보고서]탄소자원화 전략 플랫폼 구축 – ScienceON
탄소자원화.전과정평가.온실가스 정책제도.이산화탄소 전환기술.기후변화대응.Carbon upcycling.life cycle assessment.greenhouse gas policy.carbon capture and …
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 1/26/2021
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주제에 대한 기사 평가 탄소 자원화
- Author: 과학기술정보통신부
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- Date Published: 2021. 1. 27.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=QfV0-X_4PHA
탄소자원화 기술의 현황 및 산업계 방향
탄소자원화 기술의 현황 및 산업계 방향
▲ 최지나 센터장
한국화학연구원 탄소자원화 정책센터
탄소자원화 기술은 관련 시장의 미비와 상대적으로 높은 기술 장벽 등으로 인하여 산업계에서 큰 주목을 받지 않았다.
그러나 다양한 탄소자원화 핵심 요소 기술들이 고도화되고, 일부 기술이 상용화 단계에 이르면서 기술 성숙도와 경제성이 꾸준히 향상되고 있다.
이에 우리 산업계 역시 현 상황을 위기로 인식하기보다, 탄소 선순환 경제구조로의 전환을 통하여 미래 사회의 새로운 성장 동력을 마련하는 기회로 적극적으로 활용할 수 있기를 기대한다.
2015년 12월 파리협정의 타결과 2016년 11월 파리협정의 공식 발효로 인하여 2020년부터 모든 협약 당사국이 한층 강화된 온실가스 감축과 기후변화 적응 의무를 부담하게 되는 이른바 ‘신기후체제’가 공식 출범하였다.
그간 우리나라는 온실가스 감축과 기후변화 영향을 최소화하기 위한 다양한 기후기술 R&D정책을 추구해왔으나, 이제 이에 대한 구체적인 방안을 마련하여 실천해야 할 시점에 서 있다.
우리나라는 2030년 배출전망치(851백만 톤) 대비 37% 감축 목표(315백만 톤)를 확정하고, 현재 구체적인 감축 방안을 마련하고 있다.
2016년 12월 관계부처 합동으로 발표된 ‘제1차 기후변화대응 기본계획’에 따르면, 우리나라 각 부문별 온실가스 감축 목표로 전환 부문 64.5백만 톤, 산업 부문 56.4백만 톤, 건물 부문 35.8백만 톤, 에너지 신산업 부문 28.2백만 톤, 수송 부문 25.9백만 톤, 공공·기타 부문 3.6백만 톤, 폐기물 부문 3.6백만 톤, 농축산 부문 1백만 톤(이상 국내 감축) 및 국외 감축 96백만 톤을 계획하고 있는 것으로 발표되었다.
이와 같이 국가적 차원의 적극적인 온실가스 감축방안이 마련되고 있는 상황 속에서 발전·산업 등 주요 온실가스 배출 산업계에서는 온실가스 감축 추진으로 인하여 기업의 경쟁력이 악화될 수 있다는 우려의 시각이 공존하고 있다.
예를 들어 발전 부문에 있어서 2030년까지 신재생 에너지의 획기적인 보급 확대가 어려운 상황에서 무조건적인 온실가스 배출 감축추진은 관련 기업의 경제적 부담을 가중할 수 있다는 우려가 있으며, 또한, 석유화학·철강·정유 산업분야의 경우 이미 세계 최고 수준의 에너지 사용 효율을 달성하고 있기 때문에 에너지 효율화 등 상대적으로 비용효과적인 온실가스 감축 수단이 마땅치 않아 과도한 온실가스 감축으로 인한 산업 활동의 위축이나 해외 업체와의 경쟁 어려움 등을 호소하고 있다.
이와같은 국내 현황을 고려해볼 때, 온실가스 감축을 달성함과 동시에 산업계 경쟁력을 유지하거나 확보할 수 있는 기술 혁신이 절실한 시점이라고 할 수 있다.
탄소자원화 기술은 온실가스 배출을 줄임과 동시에 추가적인 경제적 부가가치를 창출해 낼 수 있어 앞서 언급한 산업계의 두 가지 당면 이슈인 온실가스 감축달성 및 산업 경쟁력 유지·확보를 동시에 해결할 수 있는 대안적 혁신 기술이다.
탄소자원화 기술은 발전 및 산업에서 발생하는 탄소 함유 가스(부생가스 또는 온실가스 : 이산화탄소, 메탄, 일산화탄소 등)를 대체자원으로 활용하여 화학제품 및 연료를 생산하는 기술을 의미한다.
즉, 현재 대기로 직접 배출되거나 단순발전·열원으로 활용되어 온실가스 배출을 유발하는 탄소원을 전환하여 화학제품화하는 기술로서, 여러 기후기술 중 배출된 온실가스 등을 산업 자원으로 재활용함으로써 온실가스를 감축시키는 ‘탄소 활용기술’에 속한다. (이와 대조되는 기후기술 개념으로 온실가스 배출 자체를 사전에 줄이는 ‘탄소 저감 기술’을 들 수 있으며, 대표적으로 태양전지, 이차전지 기술 등을 꼽을 수 있다.)
탄소자원화 기술은 현재 다량의 온실가스를 배출하고 있는 제철·석유화학·발전 및 시멘트 산업 분야에서 배출되는 온실가스 및 부생가스 중 CO2, CH4, CO 등을 화학적 전환을 통하여 고부가 제품화하는 기술과 CO2와 발전·산업 폐기물을 이용하여 광물화 반응을 통해 그린시멘트 등의 친환경 제품을 만드는 기술로 분류할 수 있다.
부생가스 전환 기술은 제철소나 석유화학공단 등에서 발생하는 부생가스(By-product)를 분리·정제하여 촉매 전환 등을 통하여 연료 및 고부가 화학제품을 생산하는 기술이다.
국내에서 산업 부생가스는 연간 CO 2,046만 톤, CH4 301만 톤, CO2 2,604만 톤이 발생하고 있으며, 부생가스로부터 배출되는 온실가스 총량은 연간 6,000만 톤 수준으로 추정되며, 이는 국내 온실가스 발생량의 약 9%에 해당된다.
탄소자원화 기술로서의 부생가스 전환 기술은 부생가스 중 CO 및 메탄가스 등을 분리·정제하여 전환·제품화 공정에 활용하는 전략으로, 이미 해외 선진 기업을 중심으로 지속적인 상업화가 진행되고 있는 기술이다.
덴마크의 Haldor-Topsoe사에서는 부생가스를 활용하여 메탄올을 생산하는 상용 플랜트(연간 110만 톤) 기술을 개발하여 이란에 수출한 바 있으며, 미국 Lanzatech사에서도 철강 부생가스를 발효 기술을 통해 에탄올로 전환하는 기술 상용화를 최근 완료하였다.
우리나라는 실증화 단계의 일부 요소 기술을 확보한 수준이며, 2017년 국가전략프로젝트를 통하여 부생가스 전환 각 요소기술의 통합·개선 및 통합 공정 실증화 연구가 본격적으로 수행될 예정이다.
CO2 전환 기술은 발전소, 제철소, 석유화학공단 등에서 대량 발생하는 CO2를 포집하여 화학적·생물학적 전환을 통해 고부가 화학제품을 생산하는 전략 기술이다. 본 기술은 기술적 난이도가 높기 때문에 현재 대다수의 기술이 원천·응용 기술개발 단계에 있다고 볼 수 있다.
그러나 최근 CO2 전환 기술이 주요 기후변화 대응 기술로 여겨지면서, 선진국을 중심으로 정부의 직접적 대규모 지원 및 관련 기술 분야의 투자집중이 이뤄지고 있으며, 이 가운데 일부 기술은 이미 상용화 및 사업화 단계에 진입하였다.
대표적인 예로, 독일의 Cuvestro사에서는 CO2 촉매 전환을 통하여 침대 매트리스 등에 사용되는 폴리우레탄 폼을 상용 생산하고 있으며, 최근에는 CO2 유래 플라스틱 및 고무제품을 생산하는 기술 상용화에 박차를 가하고 있다.
또한, 독일의 대표 자동차 회사인 아우디에서는 풍력 등 신재생에너지를 이용하여 CO2에서부터 자동차용 합성 연료인 e-디젤을 생산하는 기술을 성공적으로 개발하였다.
아우디 측은 e-디젤 주입 차량이 주행테스트를 만족하였으며, e-디젤 가격 또한 리터당 1.5유로 정도로 일정 수준의 경제성을 확보하였다고 밝힌바 있다. (참고로 현재 독일 내 일반 디젤 가격은 리터당 0.65 유로 수준임)
한편, 아이슬란드의 CRI사는 풍부한 지열 에너지 자원을 가지고 있는 지역적 특성을 활용하여, 지열 전력에서부터 생산되는 전기와 CO2를 활용하여 메탄올 상용 생산 공정을 개발하였으며, 현재 연간 약 7,000만 톤 규모의 제품을 생산하고 있다.
그간 탄소자원화 기술은 관련 시장의 미비와 상대적으로 높은 기술 장벽 등으로 인하여 산업계에서 큰 주목을 받지 않았다.
그러나 최근 들어 관련 기술개발분야에 전략적 투자가 집중되면서 다양한 탄소자원화핵심 요소 기술들이 고도화되고, 일부 기술이 상용화 단계에 이르면서 기술 성숙도와 기술 경제성이 꾸준히 향상되고 있다.
또한, 이와 함께 우리나라를 포함한 해외 주요국에서 온실가스 감축 수단으로 국제 탄소시장 메커니즘(IMM)을 적극 활용할 예정인 만큼, 탄소자원화 기술의 효용성과 시장 진입 가능성 역시 함께 높아지고 있으며, 이에 따라 우리 정부 역시 다양한 제도적·정책적 지원책을 마련하고 있는 중이다.
따라서 향후 탄소자원화 기술을 통하여 온실가스 감축과 경제적 부가가치를 동시에 창출할 수 있는 신탄소 시장이 형성될 것으로 예상되며, 이에 우리 산업계 역시 현 상황을 위기로 인식하기보다, 탄소 선순환 경제구조로의 전환을 통하여 미래 사회의 새로운 성장동력을 마련하는 기회로 적극적으로 활용할 수 있기를 기대한다.
탄소자원화 기술 개발 현황 공유 – Sciencetimes
기후 변화 대응을 위한 주요 국가들의 정책과 개발 현황을 공유하고 국제 협력을 강화하기 위한 자리가 마련됐다. 과학기술정보통신부가 개최하고 있는 ‘2019 대한민국 기후기술대전’ 행사의 일환으로 마련된 ‘탄소 자원화 글로벌 포럼’이 25일 양재 AT센터에서 개최됐다.
이날 포럼에서 전문가들은 이산화탄소 배출을 줄이고 탄소 자원화를 위해 다각도의 노력이 필요하다는 데에 인식을 같이 했다. 그러나 각국의 상황과 정책 목표에 따라, 탄소 자원화를 위한 정책 방향은 차이가 있음을 확인했다.
탄소 자원화란, 탄소를 감축해야 할 지구 온난화의 주범으로만 간주하지 않고 연료나 원료 등과 같은 자원으로 재활용하는 방안을 강구하는 기술이다. 즉 온실가스 자체를 자원화하여 기후변화 대응과 에너지 문제를 동시에 해결하고자 하는 것이다.
포럼에서는 특히 CCS(Carbon capture and storage)와 보다 광범위한 의미의 CCUS(Carbon capture, utilization and storage) 기술 등에 대한 언급이 잦았다. 그리고 이 같은 기술의 지속적 개발과 경제성에 대해 각국이 고민하고 있음이 드러났다. 배출된 이산화탄소가 대부분의 경우 순도가 높지 않기 때문에 탄소의 포집과 저장 등에 대규모 시설을 필요로 하기 때문이다.
에버스 CO2밸류유럽 부대표는 ‘CCU-가스의 지속가능한 미래를 위한 EU의 핵심요소’ 주제 발표를 통해 “탄소를 포집하고 저장하는 등의 기술적인 문제를 한 번에 해결할 수는 없다”며, “유럽연합은 경쟁력을 갖출 수 있는 핵심 에너지원인 천연가스와 기존 인프라를 연계하는 방안을 강구하고 있다”고 전했다.
볼커 시크 글로벌CO2이니셔티브 총책임자는 ‘미국에서의 이산화탄소 포집 및 활용 노력과 글로벌 이산화탄소 이니셔티브의 역할’에 대해 소개했다.
볼커 시크 총책임자는 “미국은 각종 세제 혜택과 법안을 정비해 탄소 자원화 사업에 보다 많은 기업이 신규 진출하도록 유도하고 있다.”고 밝혔다. 아울러 “탄소 자원화 사업의 환경적인 측면과 수익성 측면을 면밀히 검토하고 있다”고 밝혔다.
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[Report] 기후변화 대비 ‘탄소자원화’ 기술 주목
화석연료 사용 지속적 증가 새로운 CO2 감축수단 병행 필수 최근 기후변화 문제를 일으키는 주범인 이산화탄소(CO2) 감축을 위한 대안으로서 탄소를 자원화하는 기술이 주목받고 있다. 그동안 주요국들의 CO2 감축노력에도 불구하고 화석연료 중심의 에너지믹스, 개도국 경제성장 등의 영향으로 전 세계 CO2 배출량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 국제에너지기구(IEA)는 화석연료 사용량이 2000년 8028Mtoe에서 2016년 1만1,146Mtoe으로 증가한데 이어 2025년 1만2,552Mtoe, 2040년 1만5,246Mtoe으로 상승세가 이어질 것으로 전망한 바 있다. 이에 따른 온실가스 배출량도 2016년 32.1기가톤(Gt)에서 2040년 42.7Gt으로 확대가 예상된다. 이에 CO2 배출량 자체를 감축하는 노력과 더불어 배출된 CO2를 포집해 저장 또는 활용하는 탄소포집·저장·활용(CCUS) 기술 등 새로운 감축수단의 병행이 필수적이라는 인식이 확대되고 있다. 실제로 IPCC, IEA 등은 UN기후변화협약상 공동 목표인 지구 평균온도 상승을 1.5°C 이하로 제한하는 데 있어 CCUS 기술 도입 없이는 사실상 불가능하다고 지적하고 있다. 특히 CO2를 포집해 폐기물과 같이 저장하는 것이 아니라 이를 경제적 가치를 가진 자원으로 재활용하는 탄소자원화에 대한 논의가 활발히 진행되고 있는 상황이다. 이와 관련 포스코경영연구원(POSRI)은 최근 ‘기후변화의 주범 이산화탄소, 미래 자원으로 가능성은?’보고서를 공개했다. 보고소에 따르면 탄소자원화 기술은 ‘탄소포집·저장·활용(CCUS)’이라는 상위기술의 범주에 포함되며 CCUS 기술은 포집한 CO2의 최종 처리 방식에 따라 2가지 기술로 구분된다. 먼저 탄소포집저장(CCS, Carbon Capture Storage)은 CO2가 대기 중으로 방출되기 전에 포집하고 수송해 지중, 해저지층에 영구적으로 저장하는 기술이며 탄소자원화(CCU, Carbon Capture Utilization)는 포집된 CO2를 화학, 생물학적 변환 과정을 거쳐 ▲화학·플라스틱 제품의 원료 ▲광물탄산화 ▲바이오 연료 등으로 전환하는 기술을 의미한다. CCU는 혁신적 CO2 감축 수단일 뿐 아니라 CCS와 달리 CO2를 경제적 가치를 가진 자원으로 재활용(Recycling)한다는 점에서 차별화되며 CO2와 산업 부산물을 원료(Feedstock)로 이용해 기존 제품의 대체 제품을 생산하는 등 자원 절감 효과가 존재한다. 특히 CO2 배출량이 많은 정유·석유화학, 철강, 시멘트 등 산업부문에서는 산업 성장과 CO2 감축을 동시에 추구할 수 있는 수단으로 탄소자원화 기술의 가능성에 주목하고 있다. 경제성 미확보·시장 미형성 등 문제 CO2를 자원화하는 방법은 이론적으로 다양하지만 글로벌 기술발전(성숙도) 동향 및 실현가능성, 잠재성 등 요인에 따라 ▲화학제품의 원료 생산 ▲광물 탄산화 제품 생산 ▲바이오 연료 생산 분야 등 크게 세 가지 유망분야로 분류할 수 있다. 하지만 현재 세 가지 분야(기술) 모두 기술개발 단계(TRLs)에서 현재의 프로젝트들은 기초연구(Research)와 실증(Demonstration) 단계가 대부분이라 시장경쟁력을 갖춘 단계는 아니다. 때문에 기술이 성숙되기까지 시간이 좀 더 필요하고 시장이 충분히 성장하기 위해서는 경제성을 증명하고 고객(수요처)을 확보하는 과정이 필요하다. 포스코경경연구원 관계자는 “CCU 기술은 생산비용 저감, 전환공정의 효율성 개선, 설비 Scale-up,시장 형성(Market developing) 등 도전과제에 직면하고 있는 상황”이라며 “CO2를 자원화(예, 화학적 전환)하는 과정에서 대량의 에너지가 필요함에 따라 에너지 공급을 위한 비용이 추가로 발생하고 해당 과정에서 별도의 CO2를 발생시키지 않는 방안도 모색해야 한다”고 말했다. 주요국 CCUS 연구개발 추진 중장기적 도입·적용 가능성 모색 필요 주요국들은 중장기 온실가스 감축목표 달성을 위한 가교기술(Bridge technology)로서 탄소포집·저장·활용(CCUS) 기술 개발을 꾸준히 추진하고 있다. 특히 친환경 재생에너지로 완전히 전환하는 데는 상당 수준의 시간과 재원이 소요되기 때문에 현실적인 온실가스 감축 대안으로 대부분의 국가에서 관련 연구개발(R&D)을 추진 중에 있다. 초기에는 CCS 기술에 관심이 집중되었으나 저장장소 확보 및 안정성 문제로 많은 프로젝트들이 지연 또는 취소된 바 있다. 이에 CCS의 대체 또는 보완 기술로 저장장소가 필요하지 않으며 제품생산을 통해 부가적인 이익을 창출하는 탄소자원화 기술로 관심이 전환되고 있다. 세계 주요국의 현황을 살펴보면 우선 미국 정부는 탄소자원화 기술을 산업부문 온실가스 감축의 핵심 수단으로 판단하고 정부 차원에서 R&D 자금 지원, 세제 관련 인센티브 제도 시행 등을 통해 기술개발 및 투자 활성화를 추진하고 있다. 현재까지 100여 개 이상의 탄소자원화 프로젝트를 추진 중이며 이 중 상용화 단계인 오일회수증진(EOR) 기술은 미국이 선도하는 중점 분야로 알려져 있다. 아울러 석유화학, 시멘트 및 발전부문의 대규모 파일럿 프로젝트(예: Skyonic社 시멘트 공장의 CO2 포집 및 중조(Sodium bicarbonate) 생산 프로젝트 등)를 추진 중에 있다. 1990년대 이후 글로벌 기후변화 대응기술의 일환으로 탄소자원화 기술개발에서 선도적 역할을 해오던 유럽은 최근 독일을 중심으로 산업부문의 기술개발을 본격적으로 추진하고 있다. 실제로 EU 차원 기후변화 대응 기금 및 기술지원 프로그램 등을 통해 유럽 각 지역에서 CCUS 프로젝트를 추진하고 있으며 2020년까지 CCUS 기술을 적용해 화력발전소의 CO2 無배출을 목표로 하는 EU ZEP(Zero Emission Power Plant Platform) 등이 대표적 프로그램으로 알려져 있다. 특히 독일 정부는 탈원전을 목표로 한 자국의 에너지전환 정책(Energiewende) 및 중장기 온실가스 감축목표 달성을 위해 재생에너지와 함께 탄소자원화 기술에 대한 지원을 대폭 확대해 나가고 있다. 중국의 경우 2050년까지 중국 에너지 믹스의 절반 이상을 석탄발전이 차지할 것으로 전망되고 있는 가운데 국가 온실가스 감축을 위해서는 탄소자원화 기술이 절대적으로 필요하다고 인식하고 있다. 이에 중국은 국가발전개혁위원회(NDRC)는 CCUS 기술로드맵을 발표(2011), 2030년까지 단계별 기술개발을 위한 세부 실행계획을 제시하고 2014년부터 광동성 등을 중심으로 대표 프로젝트를 추진하고 있다. 신규 석탄발전소의 경우 CCUS 기술적용을 의무화하는 방안을 추진 중이며 산업부문은 업종별 특성을 고려해 기술적용이 가능한 영역 및 감축잠재량 분석을 우선적으로 추진하고 있다. 이와 함께 우리나라도 국가 온실가스 감축목표 달성 수단이자 10대 기후기술의 하나로 탄소자원화를 포함하고 현재 실증사업을 추진 중이다. 기후변화대응 기술확보 로드맵(2017)에서 10대 기후기술로 CCUS를 명시, 국가 온실가스 감축로드맵(2018)에서는 CCUS 기술개발 및 상용화를 통한 감축량(2030년까지 10.3백만톤)을 할당했으며 올해 안으로 국가 CCUS 종합추진계획 발표 예정이다. 뿐만 아니라 탄소자원화 기술을 국가 전략프로젝트로 추진(2016.12~), 파일럿 실증단계까지를 목표로 2017~2022년간 총 475억원을 투자(정부 340억원, 민간 135억원)할 계획이다. 특히 철강업종 등을 대상으로 산업 부생가스의 탄소(CO, CH4)를 분리·활용해 유용한 화학원료를 생산하는 기술을 적용하는 실증사업을 검토 중에 있다. 산업부문의 경우 탄소자원화 기술 적용은 온실가스 감축과 함께 새로운 생산 공정기술의 개발을 촉진하는 계기이자 혁신의 원동력이 될 수 있다는 점에 주목하고 있다. 특히 탄소를 연·원료로 사용하는 석유화학 산업과 시멘트, 철강 등 고순도 CO2를 배출하는 산업 등에서 적용방안이 활발하게 모색되고 있다. 이 중 철강산업은 대량의 CO2 배출원, 회수여력이 있는 미활용 폐열 및 탄소 등 환원제가 존재하는 산업으로 탄소자원화에 매우 적합한 업종으로 분류된다. 철강업계의 경우 온실가스 다배출 공정 특성상 획기적인 온실가스 감축을 위해서는 공정 혁신뿐 아니라 CCUS 기술 도입을 병행할 필요가 있다고 보고 있다. 물론 단기적 온실가스 감축수단으로는 공정설비의 에너지효율 향상, 폐열 회수기술 적용 등이 있지만 감축여력이 크지 않기 때문에 장기적으로는 CCUS 기술적용을 통해 획기적인 감축을 모색하려는 것이다. 철강부문의 CCUS 기술연구는 그동안 공정 부생가스의 탄소포집 중심이었으나 최근 포집된 탄소를 연·원료 형태로 재사용하는 탄소자원화 방안이 본격적으로 제기되고 있다. 이와 관련 포스코경영연구원 관계자는 “철강업계는 중장기적 온실가스의 획기적 감축·탈탄소화를 위한 핵심 수단으로 CCUS 기술을 도입할 필요가 있지만 기술 성숙 단계를 감안해 중장기적 도입·적용 가능성을 모색해야 한다”며 “제철소 내 부생가스를 화학물질로 전환하여 활용하는 기술은 초기 단계부터 제품의 수요처인 화학업계의 기업들과 연계하여 상호 Win-Win 할 수 있는 사업 모델을 수립하는 것이 바람직하다”고 말했다. 정부의 정책·제도적 지원 중요 장기적 차원에서 전략적 접근 필요 현재 탄소자원화 기술은 CO2 배출량을 줄이는 것이 아니라 이를 자원화해 제품을 만드는 혁신적인 접근으로 기후변화 대응과 에너지 문제를 동시에 극복할 수 있는 방식으로 평가되고 있다. 우리나라와 같이 에너지 다소비 산업구조로 인해 에너지 절약 및 재생에너지 활용만으로는 CO2 감축에 한계가 있는 국가의 경우 이를 극복할 수 있는 가장 현실적인 감축수단 중 하나가 바로 탄소자원화 기술이다. 이 기술은 석탄발전뿐 아니라 석유화학, 철강, 시멘트 등 연관 산업의 원료·제품 다변화·다원화, 부가가치 창출, 다양한 융합기술 파급 효과, 일자리 창출까지 경제적 효과에 대한 기대가 무궁무진하다. 하지만 현 단계는 전 세계에서 상용화 수준의 검증된 기술 및 사업모델이 없는 상태로 적극적인 정책·제도적 뒷받침을 통해야만 기술개발 및 사업 활성화가 가능한 상황이다. 특히 정책의존도가 높은 기술 특성상 독일 등의 사례와 같이 국가적 지원을 통해 초기 R&D 및 실증 사업 추진뿐 아니라 자생력 있는 산업 생태계 조성까지 뒷받침이 필요하다. 이에 공통기술, 혁신기술 성격의 탄소자원화 기술개발을 위해서는 민관협력이 필수적이기 때문에 정부 차원에서 민간 참여·투자 촉진을 유도할 수 있는 다양한 정책·제도적 체계조성 노력이 중요하다. 아울러 탄소자원화 기술은 순환경제(Circular Economy)로의 전환, 저탄소·친환경 성장 패러다임 변화 속에서 그 중요성이 더욱 커질 것으로 예상되고 있어 관련 동향에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 우리나라의 경우 탄소자원화 실증사업 참여에 대한 탄소크레딧 인정을 통해 인센티브를 제공하는 방안을 검토해볼 필요가 있다. 포스코경영연구원 관계자는 “향후 탄소규제 강화·확대(배출권가격 상승 등) 등을 통해 현재 경제성이 확보되지 않는 관련 기술들도 상용화될 가능성이 있다”며 “선제적으로 기술 우위 확보 시 향후 탄소자원화 기술 시장의 선점 및 상용화 과정에서 주도적 역할을 수행할 수 있으므로 미래 활용가치를 고려해 장기적 차원에서 전략적 접근이 이뤄져야 한다”고 말했다.
[기고] 탄소자원화의 현재와 미래‘기후악당’ 오명 벗기 위한 정책결정 서둘러야
온실가스 감축, 인센티브 필요
관련 법안이나 제도 마련돼야
농업용 DME 활용, 잠재력 커
지난해에 우리나라는 코로나19 상황속에서도 여름철 장마가 50여일이 넘게 지속되어 학부모들은 아이들과 집에서 보내는 시간이 많았다고 한다. 2021년 올해 봄은 이상하리만큼 봄꽃들이 개화시기와 상관없이 벚꽃, 개나리, 진달래 등이 동시에 피거나 먼저 개화해서 예년의 4월 말이나 5월 초의 자연환경이 이미 지난 4월 초 우리들을 맞이했다.
단순히 이상기후가 이제는 멈출 수 없거나 아니 돌이키지 못할 수준으로 되어서 당연시되는 시기가 되었다고 하자. 향후 2040년에 지구 온도 상승폭에 대한 협의를 2018년 인천송도에서 제48차 IPCC(기후변화에 관한 정부 간 협의체) 총회에서 2도도 위험하니 상승 제한폭을 1.5도로 낮추기로 합의했다고 해서 지금의 기후변화가 그 시점에 멈출 것인가 또는 1.5도로 낮춰지기는 한 걸까?
과학기술을 공부하고 지구환경과 생태계에 관심이 많은 필자는 지금 대한민국의 기후변화와 이상기온에 대해서 그 심각성을 계속 강조하고 강조해도 아니 귀가 따가울 정도로 큰 소리로 외쳐도 우리나라는 많이 늦었다고 본다.
‘빌 게이츠, 기후재앙을 피하는 법(2021, 김영사)’에서 온실가스를 감축하는 기술의 혁신과 새로운 패러다임의 창조로 기후변화를 바꾸는 분야별 대안을 제시한 것을 최근 관심있게 읽으면서 우리나라도 보다 신속하고 정밀하게 기후변화에 대한 대안과 사업모델을 제시하고 사업화 또는 상용기술을 실현해야 한다고 주장하고 싶다.
‘기후악당’이라는 오명을 쓰고 있는 대한민국은 현재 기후변화대응지수(CCPI) 2020년 61개국 중 58위, 온실가스 배출 세계 7위, 경제협력개발기구(OECD) 국가 중 이산화탄소 배출량 증가율 1위, OECD 국가 중 재생에너지 발전 비중 하위 2위, 석탄․LNG발전 비중 상위 4위 등으로 매우 불리한 위치에 있는 것이 사실이다. 빌 게이츠가 주장한 것처럼 온실가스를 저감하는 방법 중 전기화(Electrofication)하는 방안으로 원전과 핵융합이 있으나, 현실적으로 2050년까지는 원전을 늘려야 하는 것이 대안이라고 본다.
무작정 태양광·풍력 능사 아냐
최근 우리나라는 태양광이나 풍력 등의 재생에너지 산업을 크게 육성하여 놀라운 정도로 전력량이 늘어난 것은 환영할 일이나 한반도의 지정학적 위치와 갖은 미세먼지, 기후변화에 따른 효율 저하, 전력생산의 불규칙성, 불안정성, 계통연계의 미비한 상황을 고려한다면 무작정 태양광이나 풍력을 늘리는 것이 능사가 아닌듯하다. 산업전반에 걸쳐서 각 산업직군별 선도하는 기업이나 기관들이 신재생에너지원을 발굴함은 물론 산업을 선도할 수 있도록 중앙정부나 지방정부에서 전폭적인 지원이 절실히 요구된다.
그런 차원에서 우리나라가 안고 있는 이산화탄소 또는 온실가스의 감축이 어려웠던 것은 1970년대 중화학공업을 육성하고 이를 기반으로 모든 산업이 활발히 국내산업을 선도했으며, 반도체, 자동차, 조선업 등은 세계를 선도했음을 부인할 수 없으며 그 바탕에는 이산화탄소가 많이 배출되는 전력원이 들어가고, 석유화학산업, 철강․제철산업, 시멘트산업 등이 절대적으로 필요했던 것도 사실이다.
바로 이것이 우리나라가 안고 있는 기후변화에 민첩하게 대응을 못하는 감추고 싶은 현실이 있기 때문이라고 본다. 그렇다고 이산화탄소, 온실가스 감축에 대한 기술개발이나 정부 주도사업이 없었던 것은 아니다. 최근까지도 청정화력이나 이산화탄소 감축을 위한 CCUS(탄소포집, 활용, 저장)기술 개발을 꾸준히 하여 기술적 성장은 괄목할 만한 수준에 이르렀고 실제 실증사업으로 전력회사의 발전소 후단에 이산화탄소 포집이나 다양한 분야에 정부사업비를 이용하여 기술이 개발되어 왔다.
다만, 왜 아직도 이러한 탄소자원화가 기업체의 산업화로 더디게 이어가는 것일까? 경제성이다. 탄소자원화(여기서 자원화는 화학적 전환, 생물학적 전환, 광물화, 고정화등을 모두 포함함)의 한계는 실험실 규모와 실증단계로 확장하는데 대규모 연구예산이 들어가며 또한 실증단계에서 실제 대규모 이산화탄소 저감 성과로 이어지기 위해서는 산업체와 기업의 적극적인 투자가 필요하나 경제성이 없다는 핑계로 대규모 투자가 어려웠으며 정부, 지자체의 협력, 제도마련도 미흡했다.
▲ DME는 2024년 대체냉매시장 확대 등으로 연간 5만톤 시장이 예상된다. 사진은 바이오프랜즈의 충북 보은 공장 전경.
장기적 수익보고 투자해야
더욱이 획득된 기술성과를 CDM(청정개발체제, Clean Development Mechanism)으로 연계되기 위해서는 이를 인정받기 위한 아주 복잡한 절차를 통과해야 하고 당사국 간 협의도 필요하기에 경제성을 담보로 하는 사업이 더더욱 어려운게 현실이다.
그러나 코로나19 이후 맞이하는 시대에는 경제성을 담보로 하는 기업의 재무적 성과만을 판단하던 전통적 투자방식과 달리, 장기적 관점에서 기업 가치와 지속가능성에 영향을 주는 ESG(환경·사회·지배구조) 등의 비재무적 요소를 충분히 반영한 투자방식으로 패러다임이 변화하고 있어서 이산화탄소를 활용하여 화학적 전환이나 탄소자원화 등도 당장의 이익을 보는 것이 아닌 장기적인 수익으로 보고 투자하는 투자사업으로 전환되어 기업활동이 사회에 이익이 되는 방향으로 선도할 것이라고 본다.
탄소자원화는 다양한 기술이나 성과가 있겠으나 필자는 여기서 이산화탄소를 화학적전환으로 하는 탄소중립 청정연료로 전환하는 것에 대하여 언급하고 싶다. 앞에서 빌 게이츠도 기대하고 있는 것이 대부분 현재 연료로 사용하고 있는 가솔린이나 디젤 등을 대체하는 전자연료(eFuel)은 현재 자동차 내연기관의 연료로 바로 사용하는 Drop-in 연료(그 상태 그대로 엔진에 넣을 수 있다는 의미)을 실현하는 좋은 사례를 지적하고 있다.
제로탄소전기(주로 태양광이나 풍력으로부터 얻어지는 전기)로부터 수소와 이산화탄소로부터 탄화수소인 메탄올이나 DME 등을 제조(이것을 ‘eMethanol’, ‘eDME’라고 함)하여 바로 가솔린 대체연료나 디젤대체연료로 사용할 수 있기 때문에 산업화에 접근하기 용이하며, 메탄올과 DME 산업 인프라가 구축되어 있어서 바로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
국내는 메탄올을 연간 180만톤을 전량 수입하여 석유화학 기초물질로 사용되고, DME는 연간 15,000톤 사용하는 기초화학물질로 사용되고, 2024년 대체냉매시장과 디젤대체, 수소캐리어로 활용할 경우 연간 5만톤까지 시장이 성장할 것으로 보여진다. 특히 탄소저장과 탄소중립 산업인 농업으로, DME를 농업용 연료로 활용할 경우 그 시장의 잠재력은 매우 높을 것으로 기대된다.
온실가스감축 모범국 기대
최근 블루수소와 관련한 인증제도나 사업이 시장에서 간간히 들려오고 그 필요성에 대해서 많은 전문가들이 강조하고 있는 실정이다. 블루수소는 화석연료에서 수소를 대량으로 생산할 경우, 발생되는 이산화탄소를 포집하여 화학적 전환을 하거나 유용한 산업가스로 재판매하는 수소사업으로 화학적 전환은 메탄올이나 DME 등이 있다.
또한 석탄․LNG발전에서도 CO2를 포집하고 이를 화학적 전환하는 사업을 추진하는 대규모 투자가 필요하다.(참고로 2019년 Michailos 등이 Energy Conversion and Management에 발표한 일 740톤의 DME를 생산하는 플랜트 기반으로 제안된 프로세스에서 에너지 효율은 44.4%, DME로의 이산화탄소 전환율 82.3%로 보고한 ‘DME 합성 인프라 경제성 평가시스템’을 참조)
디지털 사회와 전기연료, 깨끗한 수소사회로의 전환이 기대되는 향후 10년은 대한민국의 산업과 세계의 산업을 선도하는 중요한 기로에 서 있다고 감히 예견할 수 있으며, 지금까지 축적된 기술노하우와 시간을 바탕으로 ‘기후악당’이라는 오명을 벗어 버리고 ‘온실가스 감축 모범국’이 되어야 하지 않을까 한다.
그 앞길에는 누군가 사업을 강력하게 추진하고자 하는 기업과 산업주체가 있어야 하며, 정부와 지자체의 정책적 결정이 뒷받침해야 하며, 지금은 대․중소기업을 가리지 말고 모든 기업이 살아가야 하는 상생의 길을 열어가야 하는 혜안이 필요한 시점인 것 같다.
교육자료 < 자료실 : 환경교육포털
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[보고서]탄소자원화 전략 플랫폼 구축
초록
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탄소자원화 기술분야 전과정평가 방법론 및 주요물질 전과정목록 데이터베이스 구축을 통한 환경영향평가 기반 구축을 마련함. 차세대 탄소자원화 개발기술의 경제성 평가 및 온실가스 감축잠재량 등 각종 환경 영향을 평가함. 탄소자원화 정책, …
탄소자원화 기술분야 전과정평가 방법론 및 주요물질 전과정목록 데이터베이스 구축을 통한 환경영향평가 기반 구축을 마련함. 차세대 탄소자원화 개발기술의 경제성 평가 및 온실가스 감축잠재량 등 각종 환경 영향을 평가함. 탄소자원화 정책, 기술개발 및 성과 확산을 위한 밀착형 정책 지원(정책 동향 분석, 기술지도, 기술백서, 정책발굴), 맞춤형 지식정보(각종 보고서 발간, R&D 현황 및 성과통계분석), 개방형 협력확대(탄소자원화 포럼 및 기후기술대전, 수요기업 미팅, 해외전략협의체 분석)를 추진
(출처 : 보고서 요약서 3p)
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