탄소중립 달성의 핵심 기술로 주목받고 있는 CCS, 새롭게 등장한 것처럼 보일 수 있지만 이미 100여년 전에 개발된 기술입니다. 천연가스 생산 시 포함된 불순물을 분리하기 위해 사용되던 기술이 탄소중립 핵심 기술인 CCS가 되기까지의 역사를 소개합니다.

100년 활용 역사 가진 CCS 기술

CCS는 Carbon Capture Storage의 약자로 공기 중에 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 포집(Capture)하여 활용(Utilization) 또는 저장(Storage)하는 일련의 기술을 의미합니다. 여기에 이산화탄소(CO₂)를 포집(Capture)하여 활용(Utilization)하는 기술을 더해 CCUS로 통칭하기도 합니다.

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탄소포집(Carbon Capture) 기술이 처음 등장한 것은 무려 100여년 전인 1930년대입니다. 천연가스 생산 공정에서 고품질의 순수한 가스를 얻기 위해 불순물인 CO₂ 등을 제거하는 기술로 활용됐습니다.

포집된 탄소를 저장하는 CCS는 1970년대부터 원유회수증진(EOR:Enhanced Oil Recovery)을 위해 본격적으로 사용됐습니다. 원유를 생산할수록 저류층 압력이 낮아져 생산이 어려워지는데, 이때 CO₂를 저류층에 주입해 압력을 높여 원유생산량을 증대시키는 방식입니다.

EOR 기술은 이란 혁명을 계기로 각광받게 됩니다. 1979년 전 세계 석유 생산량의 약 15%를 차지하던 이란이 혁명으로 석유 생산량을 줄이고 수출을 중단하자 유가가 폭등했고, 미국 등에서 원유 생산량을 늘리기 위한 기술로 주목받은 것입니다.

전 세계 곳곳에서 이뤄지고 있는 CCS 프로젝트

천연가스의 순도를 높이고, 원유 생산량을 늘리는 생산성 향상 수단으로 사용됐던 기술들은 1990년대 들어 친환경적인 측면에서 다시 한번 주목받게 됩니다. 전 세계가 CO₂ 배출 문제에 대해 인식하게 됨에 따라 탄소 감축을 위해 CCS 기술이 적용된 것입니다. 세계 곳곳에서 탄소 감축을 목적으로 하는 대형 CCS 프로젝트가 진행되고 있습니다.

미국 슈트크릭(Shute Creek): 1986년 미국 엑슨모빌(ExxonMobil)사가 미국 와이오밍 라바지 시설에서 시작한 슈트크릭 프로젝트는 세계 최대 규모의 탄소포집 프로젝트이자 오래 운영된 프로젝트입니다. 천연가스 생산 과정에서 발생한 연간 700만 톤 규모의 CO₂를 처리하고 있으며 2025년부터는 이를 연간 최대 100만 톤까지 확장하겠다는 계획입니다.

노르웨이 슬레이프너(Sleipner): 1996년 노르웨이의 국영 에너지 기업 에퀴노르(Equinor)사가 시작한 슬레이프너 프로젝트는 최초로 상용화된 CCS 프로젝트로 20년 넘게 CO₂를 안정적으로 저장했습니다. 북해 슬레이프너 유전에서 배출된 연간 100만 톤의 이산화탄소를 포집해 해저 1,000m 아래 사암층에 주입하는 프로젝트로 1991년 노르웨이가 탄소세를 도입한 데 따른 대응으로 탄소 감축을 목표로 시작된 첫 프로젝트입니다.

 

미국 커피빌리(Coffeyville): 2003년 미국의 에너지 기업 커피빌리 리소시스(Coffeyville Resources)사가 시작한 프로젝트로 캔자스 남서부에 건설됐습니다. 암모니아 및 질소로 비료를 만드는 공장에서 CO₂를 포집해 파이프라인을 따라 유전에 저장하는 프로젝트입니다.

 

노르웨이 스노빗(Snøhvit): 2007년 노르웨이 국영에너지 기업 에퀴노르(Equinor)사가 북부 노르웨이 앞바다 해에서 시작한 프로젝트입니다. 160km 길이의 파이프라인을 통해 연간 약 70만 톤, 최대 용량 4,000만 톤의 CO₂의 저장할 수 있습니다. 슬레이프너 프로젝트와 함께 가장 성공한 CCS로 평가받습니다.

캐나다 퀘스트(Quest): 2011년 영국 석유회사 쉘(Shell)에 의해 앨버타주 애드먼턴 근처에 건설된 프로젝트입니다. CO₂ 포집이 발생원으로부터의 CO₂ 배출을 줄이기 위한 안전하고 효과적인 조치임을 보여주는 대표적인 프로젝트로, 국제 위험 관리 회사인 Det Norske Veritas(DNV)로부터 2011년 11월 퀘스트 CCS 프로젝트에 적합성 인증을 받았습니다.

탄소중립 실현을 위한 핵심 기술, CCS

전 세계가 기후위기 대응이라는 과제에 직면한 지금, CCS는 탄소중립을 위한 친환경 기술로 각광받고 있습니다.

국제에너지기구(IEA)는 ‘2050 글로벌 탄소중립 시나리오(2020)’를 통해 “CCS(CCUS) 기술이 없다면 지구 온도 상승을 1.5도로 제한하는 목표를 달성하는 것이 사실상 불가능하다”고 발표하였습니다. 이 시나리오에 따르면 CCS(CCUS) 기술은 2050년 기준 전세계 탄소 배출 감축에서 기여도가 약 15%에 달할 것으로 예상됩니다.

우리나라도 2020년 발표한 탄소중립 시나리오에 CCS를 포함하며 탄소중립을 달성하는 주요 수단 중 하나로 제시했습니다. 우리나라는 CCS 기술을 통해 2050년까지 CO₂ 8만 5,200만 톤을 처리할 수 있을 것으로 보고 배출량에 따라 이를 조절한다는 계획입니다.

이처럼 CCS가 탄소중립을 위한 핵심기술로 주목받는 이유는 CO₂ 배출량을 감축할 수 있는 현실적인 방안이기 때문입니다. 온실가스 배출량을 ‘0’으로 만드는 탄소중립 실현을 위해서는 태양광과 풍력 등 재생에너지만을 사용하는 에너지 전환이 필요합니다. 하지만 당장 간헐성의 문제가 있는 재생에너지만으로 모든 전력 수요를 감당하는 것은 현실적으로 불가능합니다. CCS는 CO₂ 포집하는 기술로 재생에너지로 전환이 불가능한 산업분야들의 탄소 감축이 가능하도록 합니다.

SK E&S, CCS 기술로 탄소 없는 미래로 나아가다

SK E&S는 호주 바로사 가스전에서 천연가스 생산 시 발생하는 CO₂를 CCS 기술을 통해 포집 및 인근 폐가스전에 영구 격리·저장하고, 이렇게 CO₂를 제거한 저탄소 LNG 130만 톤을 국내로 도입해 연 25만 톤의 블루수소를 생산할 계획입니다. 수소 생산 과정에서 발생하는 CO₂도 CCS 기술을 통해 제거해 동티모르 인근 폐가스전에 저장할 예정입니다.

또한 SK E&S는 세계 최대 규모의 CCS 프로젝트인 써밋(Summit) 프로젝트에도 참여하고 있습니다. 미국 중서부 지역의 에탄올 생산 공장에서 발생하는 CO₂를 포집하고, 전용 파이프라인을 통해 이송 후 지중에 저장하는 프로젝트로 2024년 하반기 상업 운전을 시작할 예정입니다. 써밋 프로젝트는 연간 1,200만 톤의 CO₂를 처리해 세계 최대 규모의 프로젝트가 될 것으로 전망되고 있습니다. 이는 연간 260만 대의 차량에서 발생하는 CO₂를 처리한 것과 동일한 수준입니다.

이 외에도 SK E&S는 연구개발을 지원하고 있는 이산화탄소(CO₂) 포집기술 연구 업체인 씨이텍과 2023년 2월 美켄터키대학교 CAER (Center for Applied Energy Research)의 0.7MW급 CO₂ 포집 파일럿 공정에서 CO2 흡수제 ‘CT-1’의 실증 운전을 성공적으로 완료하는 등 CO₂ 포집 뿐 아니라 CCS 기술 전반에서 지속적 성과를 낼 수 있도록 상생협력을 포함한 과감한 투자와 노력을 지속하고 있습니다.

SK E&S는 세계 최고 수준의 CCS 기술 확보를 통해 가스전 개발부터 LNG발전 사업, 친환경 수소생산에 이르는 전 영역에서 지속가능성을 확보해 나가고 있습니다. CCS 기술을 통해 국내 탄소중립 실현과 대한민국이 수소 선도국으로 나아갈 수 있도록 기여하겠습니다. 책임 있는 에너지 기업 SK E&S의 발걸음에도 많은 관심 부탁드립니다.