[탄소를 묻다] 전 세계 CCS 프로젝트는 현재 진행 중(~ing)

CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage)는 이산화탄소를 포집하여 저장 또는 활용하는 기술로 전 세계적인 화두인 탄소중립을 달성하기 위한 핵심 기술 중 하나입니다. 국제에너지기구(IEA)는 “CCUS 기술 없이는 탄소중립을 실현할 수 없다”며 그 중요성에 대해 강조하기도 했습니다.

해외 주요 국가에서는 다양한 정책을 통해 CCUS를 지원하고 있습니다. EU는 2030년까지 연간 5,000만 톤의 이산화탄소 주입을 목표로 제시하고 CCUS에 대한 허가 절차를 개선한 탄소중립 산업법(Net-Zero Industry Act, NZIA)을 발표했습니다. 호주는 CCS 관련 프로젝트에 10년간 약 2억 7천만 호주 달러(약 2,400억 원)를 지원하기로 했으며 CCS 기술을 상용화하고 가격 경쟁력을 갖출 수 있도록 힘을 보태고 있습니다. 또한 일본은 CCUS 로드맵을 발표하고 토마코마이 등 7개 프로젝트를 선정하여 정책적∙금전적 지원을 이어 나가는 중입니다.

지금은 CCUS에 집중해야 할 시간!(바로가기)

우리나라에서도 2023년 3월 ‘탄소중립·녹색성장 국가전략’에서 10대 부문별 이산화탄소 감축 방안의 일환으로 CCUS가 강조된 바 있습니다. 더불어 올해 초에는 ‘이산화탄소 포집·수송·저장 및 활용에 관한 법률’이 제정되며 CCUS 사업이 더욱 활기를 띨 전망입니다.

[탄소를 묻다] CCUS법의 의미와 과제, 권이균 공주대 교수 인터뷰

CCUS 프로젝트는 대규모 저장소를 확보한 북미, 유럽 등을 중심으로 진행되고 있습니다. 그 중 해외에서 좀 더 활발히 진행중인 CCS (탄소 포집 및 저장) 사업 중 최근 눈에 띄는 성과를 낸 프로젝트 4건을 소개합니다.

세계 최저 비용으로 운영되는 세계 최대 규모의 ‘뭄바(Moomba) CCS 프로젝트’

뭄바 CCS 프로젝트는 호주의 에너지기업 산토스(Santos)와 석유 및 가스 생산 회사 비치 에너지(Beach Energy)가 함께 진행합니다. 남호주 지역 쿠퍼(Cooper) 분지에서 천연가스를 생산하고 이를 뭄바 CCS 플랜트로 운반해 이곳에서 이산화탄소를 분리하고 저장하는 사업입니다. 프로젝트가 시행되면 연간 2천만 톤의 이산화탄소를 뭄바 지역에 영구적으로 저장할 수 있습니다.

뭄바 CCS 프로젝트는 2020년 10월 처음으로 이산화탄소 주입 시험에 성공했으며, 2021년 11월에는 산토스와 비치 에너지의 최종 투자결정(FID)을 받았습니다.

이 자리에서 산토스의 CEO 캐빈 갤러거(Kevin Gallagher) 회장은 “뭄바 CCS 프로젝트는 세계 최저 비용으로 운영되는 최대 규모의 사업이 될 것”이라며 “이산화탄소 1톤당 24달러 미만의 운영 비용을 예상한다”고 밝힌 바 있습니다.

뭄바 CCS 프로젝트 전경 (출처: Santos)

2024년 5월, 뭄바 CCS프로젝트는 4개의 주입정[1]에 대한 주입시험을 완료하고 시운전에 돌입했고, 현재 85%가량 완성되었습니다.

[1] 포집된 이산화탄소(CO2)를 주입층(뭄바에서는 다공질 사암층)에 주입하기 위하여 설치된 시추공.

글로벌 CCS 프로젝트의 퍼스트 무버 ‘바유운단(Bayu-Undan) CCS 프로젝트’

천연가스 생산이 종료된 고갈 가스전은 오랜 시간 가스를 담고 있던 만큼 지하 구조가 견고해서 이산화탄소 저장소로도 각광받고 있습니다. SK E&S와 호주 에너지기업 산토스 등이 함께 추진 중인 바유운단 CCS 프로젝트는 생산이 곧 종료되는 바유운단 가스전을 이산화탄소 저장소로 전환하는 프로젝트입니다.

SK E&S는 현재 개발 중인 호주 바로사(Barossa) 가스전에 CCS를 적용, 천연가스 생산 시 발생하는 이산화탄소를 포집한 후 동티모르 해상에 위치한 바유운단 고갈 가스전에 저장할 계획입니다. 바로사 가스전에서 생산되는 천연가스는 호주 육상의 다윈(Darwin) LNG 액화 플랜트로 운송되고, 다윈 LNG에 구축할 예정인 탄소 포집(CC) 설비를 통해 천연가스에 포함된 이산화탄소를 분리해 내게 됩니다. 포집된 이산화탄소는 바유운단이 천연가스 운송을 위해 보유하고 있던 파이프라인을 통해 약 500km 떨어진 고갈 가스전으로 이송하여 지하 약 3km에 위치한 사암층에 영구 저장하게 됩니다.

바유운단 가스전 전경

SK E&S는 이를 위해 지난 2022년 바유운단 천연가스 생산설비를 CCS시설로 전환하기 위한 기본 설계(FEED)[2]에 착수하여 완료한 바 있습니다. 그리고 바유운단의 적기 CCS 전환 추진 및 추가적인 사업 확장 기회 모색을 위해 호주 및 동티모르 정부와 적극적으로 협력 중에 있습니다.

[2] FEED (Front End Engineering and Design): 프로젝트 적용기술의 타당성 검증 완료 후 최종투자결정(FID)에 들어가기 전, 설비 전체에 대한 설계 및 투자비를 도출하는 과정

SK E&S는 이에 더해 향후 국내 블루수소 생산 과정에서 포집한 이산화탄소 또한 전용 수송선을 통해 바유운단으로 이송 후 영구 저장할 계획입니다. 이를 위해 국경을 통과하는 이산화탄소 이송을 위한 제도적 기반도 논의하고 있습니다. 한국 정부는 지난 2022년 4월에 런던의정서[3] 비준 절차를 완료했습니다. 또한, 호주에서도 최근 이산화탄소의 국가 간 이송을 허용하는 런던의정서 개정안 관련 법안이 국회를 통과했습니다. 호주 정부는 런던의정서 비준 및 IMO 기탁을 준비 하는 등 CCS를 위해 적극적인 조치를 취하고 있습니다. 향후 한국과 호주 간 양자 협정이 체결되면 CCS 기술을 적용할 제도적 기반을 갖추게 됩니다.

[3] 런던의정서: 해양 오염을 방지하기 위해 폐기물의 해양투기를 금지하는 국제협약인 런던협약의 부속 의정서로 2019년 이전에는 자국 내에서의 CO₂ 저장만을 허용했지만 이후 잠정 적용을 선언하는 국가 간에는 수출이 가능하도록 개정

바유운단 고갈가스전은 이산화탄소의 저장공간이 충분해 앞으로 추가적인 설비투자가 이어지면 이산화탄소 처리용량이 연간 1천만 톤에 달할 것으로 예상됩니다. 때문에 향후 오세아니아 및 아시아 지역에서 폭발적으로 증가할 것으로 전망되는 CCS 수요에도 적극적인 대응이 가능할 전망입니다. 바유운단이 글로벌 CCS 프로젝트의 퍼스트 무버로 주목받는 이유입니다.

정부 주도의 체계적인 모니터링 시스템 겸비, ‘토마코마이(Tomakomai) CCS 프로젝트’

토마코마이 CCS 프로젝트는 일본 정부의 경제산업성(METI) 주도로 진행된 일본 최초의 대규모 CCS 실증 실험입니다. 경제산업성을 비롯해, 국립연구개발법인인 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO), CCS 전문 회사 Japan CCS(JCCS)가 함께 사업을 이끌고 있습니다. 이 사업은 정유공장 이데미쓰 고산(Idemitsu Kosan)에서 발생한 이산화탄소를 포집하고 홋카이도 남서쪽 토마코마이 항만 구역으로 이동시켜 바닷속 깊이 저장하는 프로젝트입니다.

2012년 첫 삽을 뜬 토마코마이 CCS 프로젝트는 사업 1단계로 2015년까지 이산화탄소 포집 및 지하 압입을 위한 설비 설계/건설 및 지층 데이터 모니터링, 이산화탄소 주입정 인근 해역의 해수·해양 생물 등에 대한 사전 조사를 실시했습니다. 이후 약 4년간의 준비 과정을 거쳐 2016년 4월부터 연간 10만 톤 규모의 이산화탄소 주입을 시작, 2019년 11월 기존 목표였던 누적 이산화탄소 주입량 30만 톤을 달성하기도 했습니다. 이는 주행거리 1만 5,000km 기준의 승용차 20만 대가 1년에 배출하는 이산화탄소량과 비슷한 수준입니다. 또, 2021년부터는 CCS와 CCU의 연계 운용을 위한 사전검토 및 준비 작업을 진행 중입니다.

토마코마이(Tomakomai) CCS 프로젝트 전경 (출처: JCCS)

토마코마이 CCS 프로젝트에는 총 11개의 지진 센서와 기압 온도센서를 갖춘 3개의 관측정, 72개의 지진계가 장착된 OBC[4] 등의 ‘해상과 육상 종합 모니터링 시설’이 있습니다. 이 덕분에 2019년 2월, 진도 6.6의 홋카이도 이부리 동부 지진이 발생했을 당시 이산화탄소가 누출되거나 이산화탄소 주입에 문제가 전혀 발생하지 않았습니다. 이는 지금까지도 CCS 저장소가 안전성을 지닌 대표 사례로 손꼽힙니다.

[4] Ocean Bottom Cable, 해저면 케이블

세계 최대 규모 직접공기포집(DAC) 시설, ‘매머드(Mammoth) DAC 플랜트’

매머드는 기후테크 기업 클라임웍스(ClimeWorks)가 아이슬란드에 세운 세계 최대 규모의 DAC 플랜트입니다. DAC[5]는 CCS와 유사하지만 대기에서 직접 이산화탄소를 제거한다는 점에서 차이가 있습니다.

[5] Direct Air Capture, 대기 중의 이산화탄소를 진공청소기처럼 빨아들이는 시설물을 설치하여 대기 중 이산화탄소를 분리하고 이를 모으는 방식분리된 이산화탄소는 지하에 주입해 영구 저장함.

맘모스 CCS 프로젝트에서 사용 중인 DAC 설비 (출처: Climeworks)

2022년 6월 공장 건립을 시작한 매머드 DAC 플랜트는 2년 만인 올해 5월 8일 첫 가동을 시작했습니다. 현재 매머드 DAC 플랜트에는 모듈형 수집기 12개가 설치된 상태이며 올해 안에 총 72개의 설비를 완료할 예정입니다. 상업 운전이 시행되면 DAC 플랜트로는 세계 최대 규모인 연간 최대 3만 6,000톤의 이산화탄소를 포집할 수 있습니다. 이는 연간 7,800대의 내연기관차가 내뿜는 이산화탄소와 같은 양입니다. 포집된 이산화탄소는 물과 함께 탄산수 형태로 지하 800~2,000m 현무암 지층에 주입될 계획입니다. 이때 매립된 탄산수는 2년 내 현무암과 반응해 탄산염 광물로 변하고 1만 년 이상 영구 격리됩니다.

맘모스 CCS 프로젝트 전경 (출처: Climeworks)

블랙록과 MS도 주목하는 CCUS

살펴본 4개의 프로젝트 이외에도 다양한 기업에서 CCUS 사업에 주목하고 있습니다. 세계 최대 자산운용사 블랙록(BlackRock)은 지난 2023년 12월 캐나다의 CCUS 기업인 카본 엔지니어링(Carbon Engineering)에 5억 5,000만 달러를 투자했습니다. 카본 엔지니어링은 클라임웍스, 미국의 ‘글로벌 서모스택(Global Thermostat)’과 함께 손꼽히는 대표 DAC 관련 민간 기업입니다. 블랙록의 지원을 바탕으로 카본 엔지니어링은 연간 3,000만 톤의 이산화탄소를 포집할 수 있는 DAC 허브 스트라토스(Stratos)를 미국 텍사스에 구축할 예정입니다.

마이크로소프트(MS) 또한 지난 5월 스웨덴의 에너지 유틸리티 기업인 스톡홀름 액서기(Stockholm Exergi)와 전 세계에서 가장 큰 규모인 330만 미터톤의 이산화탄소 포집을 위한 CCUS 프로젝트 계약을 맺었습니다. 330만 미터톤은 내연기관차 79만 대 이상이 1년간 도로에 내뿜는 탄소 배출량에 달합니다.

이번 계약을 통해 스톡홀름 액서기는 2028년부터 10년간 마이크로소프트에 탄소제거 인증서를 전달하고, 이를 바탕으로 마이크로소프트는 2030년까지 연간 실질 탄소 배출량을 마이너스로 만드는 ‘탄소 네거티브’ 정책을 실현할 방침입니다.

지금까지 전 세계에서 진행 중인 주요 CCS 프로젝트에 대한 현황을 살펴보았습니다.

SK E&S는 넷제로 달성을 위한 핵심 수단으로 CCUS를 주목하고 있습니다. 이를 위해 SK E&S도 바유운단 CCS 프로젝트 참여뿐만 아니라 美 써밋(Summit) 프로젝트 참여, 탄소포집 전문기업 씨이텍 연구지원 등 CCS를 통한 탄소감축 노력에 앞장서고 있습니다.

CCUS를 통해 탄소감축은 물론 에너지 안보에도 기여하는 책임 있는 에너지 기업으로의 역할을 다하는 SK E&S에게 많은 관심과 응원 부탁드립니다.