에너지 전환 과도기에서 필요한 것은 이산화탄소 포집 및 처리기술

[Industry News 최홍식 기자] 신기후체제에 대한 합의에도 불구하고 화석연료 사용은 줄어들지 않고 있다. 선진국에서야 신재생에너지로의 전환이 활발하게 이뤄지고 있지만 개발도상국에서는 여전히 화석연료에 의존하고 있는 경우가 많다. 

전 세계 이산화탄소 배출의 3분의 2가 에너지 분야에서 발생하고 있는 가운데 온실가스 저감을 위해서는 청정에너지 기술개발이 핵심이다. 온실가스 감축에 있어 장기적으로는 태양광이나 풍력, 수소에너지등 온실가스 배출이 없는 에너지원을 이용하는 방법이 있으며, 중장기적으로는 이산화탄소 포집 및 처리 기술(CCS : Carbon Capture & Sequestration)과 같은 혁신 기술 도입이 필요해졌다.

이에 정부는 한국이산화탄소 포집 및 처리연구개발센터(이하 KCRC : Korea Carbon Capture & Sequestration)를 설립해 CCS 분야의 R&D를 강화하고 있다. 

KCRC는 이산화탄소 포집 및 처리연구 전문기관
KCRC는 온실가스를 감축하고 기후변화 문제에 근본적으로 대응할 수 있는 CCS 기술을 연구개발하고 있는 CCS R&D 전문기관이다. ‘국가 CCS 종합추진계획’에 따라 혁신적 CCS 원천기술 개발을 위해 설립된 미래창조과학부 산하 독립 재단법인으로 2011년 12월에 설립됐다. 

‘Korea CCS 2020 사업’ 추진을 주요 미션으로 CCS와 관련한 혁신적 원천기술을 개발하는 한편 우리나라 CCS 연구역량을 결집해 연구기반을 구축하고, CCS 원천기술 확보를 통해 세계 최고 수준의 CCS 기술 강국으로 도약하는데 기여하고 있다. 이산화탄소 포집과 관련한 국제협력과 연구자간 네트워크 구축, 동향분석 결과 제공 및 홍보, CCS 기술 확산 유도를 위해 노력하고 있으며, CCS컨퍼런스 개최 등을 통해 CCS 관련 인식제고 등의 활동도 하고 있다. 

또한, 한국에너지기술연구원의 2MW급 실제 석탄화력 발전설비와 연계해 이산화탄소 포집 실증공정을 구축 운영하고 있으며, 포집소재 성능 분석 평가 시스템 구축을 통해 개발된 포집 흡수제에 대한 성능 객관화를 추진하고 있다. 

Korea CCS 2020 사업은 이산화탄소 포집 및 전환기술을 확보하는 것
Korea 2020 사업은 2020년까지 혁신적으로 이산화탄소 포집 원천기술과 전환기술을 확보하고, 이산화탄소 저장 핵심요소 기술과 시스템 기술개발을 통해 CCS 기술을 완성하겠다는 목표에서 시작됐다. 2020년 5월까지 사업이 진행되며, 총 1,727억원의 예산이 투입될 예정이다. 현재 7년차 사업을 수행하고 있다. 

대량으로 배출되는 이산화탄소의 경제적 처리를 위해 이산화탄소 포집 원천기술 확보에 초점을 두고 습식, 건식, 분리막 방식의 다양한 포집기술 개발을 추진하고 있다. 또한, 부지탐사, 주입, 모니터링 등 1만톤 급 이산화탄소를 지중에 저장하는 실증 기술을 확보하는 데 주력하고 있다. KCRC는 이산화탄소를 포집해 화학적 또는 생물학적 방식으로 전환하는 기술도 개발하고 있다. 

이 사업은 이산화탄소 포집관련 국내외 최고 연구기관에 아웃소싱 개념으로 기술개발이 진행되고 있으며, 한국에너지기술연구원과 화학연구원, 서울대, 고려대, 연세대, 카이스트 등 47개의 산학연 전문기관이 참여해 60여개의 세부과제를 진행하고 있다. 

Korea 2020 사업을 통해 우리는 3세대 이산화탄소포집 및 처리 관련 원천기술 확보와 CCS 관련 연구기반을 조성하고 있으며, 이를 통해 국가과학기술의 위상을 강화하고 있다. 또한, 온실가스 감축 기술을 개발하고 에너지 안보 확보에 기여하며, 온실가스 중기 감축목표에 기여한다는 측면에서 기후변화 대응 효과도 거둘 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그 밖에 신산업 창출과 신성장 동력 기술을 확보하는 등 산업경제 활성화에도 기여하고 있다.

세계 최고 수준의 이산화탄소 포집 기술 확보
KCRC는 6년이라는 사업 추진 기간 동안 다양한 연구와 기술개발을 진행해왔고 그 결과 세계 최고 수준의 이산화탄소 포집 기술을 확보했다. 

이산화탄소 흡수에 상용적으로 사용되던 MEA 흡수제 대비 이산화탄소 흡수량이 2.5배 높고, 흡수속도 역시 1.5배 이상 빠른 저수계 흡수제를 개발해 에너지 사용량과 투자비를 각각 40%, 30% 이상 절감할 수 있는 습식 포집기술을 개발했다. 

이 기술은 기존 포집기술의 한계를 극복한 것으로 미국에서 실증을 완료했으며, 한국에너지기술연구원 내 발전설비와 연계해 안정성도 확인했다. 올해부터는 서부발전 현장에 0.5MW 규모 포집 실증을 추진하고 있다. 

세계 최고 수준의 1단 건식 포집공정 및 혁신 흡수제도 개발했다. 이 기술은 2016년 기후변화대응 기술혁신 Best of Best 10에 선정된 것으로 내년부터 해당결과를 반영해 0.5MW 규모의 실증을 추진할 예정이다. 

또한, 세계 수준 PI 기반의 하이플럭스 고분자 중공사 분리막 포집기술을 개발해 지역난방공사와 한국에너지기술연구원의 발전소 등과 연계해 실증을 했으며, 이를 반영해 한라시멘트와 지역난방공사 등에 0.5MW 규모의 실증을 추진중이다. 

이산화탄소 저장 분야의 성과로는 소규모 지중저장 실증 부지 선정 및 모니터링 시스템을 개발했다. 이 기술을 통해 경상·포항·태백·음성·장기 등 국내 5개 분지에 대한 탐사와 조사를 통해 1만톤 이하 규모의 최적의 육상지중저장 후보지를 도출했다. 

현재 시추공, 관측공의 설계 및 설치가 진행되고 있어 내년 초부터 주입이 가능할 것으로 보인다. 또, 세계적 수준에 올라있는 1km급 대심도 시추 기술을 통해 국내 여건에 맞는 시추장비를 활용해 국제규격의 관측정 시추 기술을 개발했다. 

이산화탄소 전환분야에서도 괄목할 성과를 거두고 있다. 이산화탄소를 생분해성 고분자로 제조할 수 있는 신물질 원천기술을 확보해 롯데케미칼에 기술이전을 실시했으며, 시장규모가 수조원대로 파급효과가 큰 폴리올레핀 탄소저감형 신소재를 개발해 LG화학에 기술이전을 체결했다. 

그리고 초고속 균주 선별 기술을 적용한 생물학적 유기자원화 기술을 개발해 한국지역난방공사로 기술이전을 진행했다. KCRC는 현재까지 총 14건의 기술이전 성과를 거뒀으며, 4건의 창업성과를 거뒀다. 기술의 완성도가 제고되는 3단계 과정부터는 본격적인 기술사업화 성과를 이뤄낼 것으로 예상된다. 

즉 신재생에너지 체제로의 전환 과정에서 발생하는 불가피한 이산화탄소를 포집 처리함으로써 온실가스 감축과 기후변화에 대응하는 기술이 CCS 기술인 것이다. 

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