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출처 : 2021-02-10 미국 디트로이트무역관 권**
= GDPR 개인정보보호법 지침 준수
자료: www.usgs.gov, IEA, Global CCS Institute,
prnewswire.com, tracxn.com, joebiden.com, Exxon Mobil, Halliburton, Schlumberger limited,
Royal Dutch Shell, KOTRA 디트로이트 무역관 보유자료 종합
국제에너지기구,
탄소배출 제로 가능케 할 유일한 기술로 명명
2050년까지 현재의 100배 달하는 탄소 포집, 저장
역량 필요
테슬라의 창업주인 일론 머스크가 1월 21일 자신의 트위터를 통해
최상의 이산화탄소 포집 기술 개발에 1억 달러 기부를 추진 중이라고 밝히면서
탄소 포집 기술에 대한 관심이 뜨겁다.
지구 온난화 현상
해소할,
게임 체인저로 불리는
탄소 포집 및 저장기술의 개요와 현황 및 전망에 대해 알아본다.
게임 체인저 = Game Changer
: 시장의 흐름을 통째로 바꾸거나 판도를 뒤집어 놓을 만한
결정적 역할을 하는 사람, 사건, 서비스, 제품 등을 가리키는 용어
탄소포집기술이란?
이산화탄소 포집, 활용, 저장
= Carbon Capture, Utilization and Storage
= CCUS
의미하는
CCUS 기술은 화석연료의 사용 등으로 인해
대량의 이산화탄소가 생산되는 근원지에서 그 이산화탄소가 공기 중으로
방출되는 것을 방지하는 기술을 통합적으로 이른다.
온실가스 감축에 대한 범세계적 논의가
그 어느 때보다 활발한 가운데 최근 들어서야 지구 온난화를 저지할 기술로 주목받고 있지만
사실 CCUS는
약 45년 동안 전 세계에서 다양한 방식으로 사용되며
온실가스 배출량 감소에 기여해왔다.
CCUS 기술은
크게 3가지 단계로 분류된다.
1) 포집:
석탄 및 천연가스 화력발전소, 제철소, 시멘트 공장, 정유 공장 등과
같은 대규모 산업 공정 시설에서 생산된 다른 가스에서 이산화탄소를 분리하는 기술
2) 운송:
분리된 이산화탄소를 압축해 파이프라인, 트럭, 선박 또는 다른 방법을 통해
저장에 적합한 장소까지 운송하는 기술
3) 사용 또는 저장:
포집한 이산화탄소를 필요한 곳에 사용하거나 이산화탄소가 대기중으로 빠져나가는 것을 막기 위해
1km 이상의 깊은 지하 암석층에 저장하는 기술
발전소나 산업 시설에서 포집된 이산화탄소는 지질층에 주입해
영구적으로 봉인할 수도 있지만
이산화탄소를 필요로 하는 정유시설 등에 판매되기도 한다.
정유 기업은 포집한
이산화탄소를 원유 회수증진
= Enhanced Oil Recovery, EOR
공정에 사용하는데,
원유를 채굴할수록 압력이 낮아져 채굴이 어려워지는 문제를 지층에
이산화탄소를 주입해 압력을 높임으로써 해결하는 과정이다.
이산화탄소를 봉인하면서 석유 생산량도 증가시킬 수 있어
일석이조의 효과를 거둘 수 있다.
실제로 현재 가동되고 있는 많은 CCS 시설은
이산화탄소를 정유 기업에 판매하는 것으로 매출을 내고 있다.
CCUS 기술 개념도
주: 클릭 시 이미지 원본 사이트로 이동
자료: www.usgs.gov
CCUS, 주목받는 이유는?
미국을 포함한
전 세계 대부분의 국가에서
온실가스 배출량 제로
= Net-zero emission
국가 과제로 내걸고 있는 가운데,
국제에너지기구
= IEA
2020년 9월 발간된
에너지기술 전망 보고서에서
CCUS 기술
없이는
온실가스 배출량 제로에 도달하는 것이
불가능하다고 전망했다.
전 세계에서 배출되는
이산화탄소의 50% 이상이 발전 시설과 중공업 공장에서 발생하는데,
CCUS 기술은 산업 현장에서 나오는
대규모 이산화탄소를 경감시킬 수 있는
거의 유일한 해결책이기 때문이다.
IEA
CCUS 기술
저감하기 어려운
= hard-to-abate
탄소 배출량 분야에 대한 해결책이라고 명명
발전소, 중공업 분야에서는 화석 연료를 대체하는 것이
너무 비싸고 비효율적이기 때문에 화석연료 사용을 당장 낮추기 어려운데
이 화석연료 사용으로 발생되는 이산화탄소를
CCUS 기술로 일정 부분 처리할 수 있다고 강조했다.
산업 분야별 이산화탄소 배출량 전망
(단위: 기가 톤)
자료: International Energy Agency (iea.org)
글로벌 탄소 포집 프로젝트 현황
현재,
전 세계에는
연간 최대 40메가톤의 이산화탄소를 포집할 수 있는
대규모 상업용 CCUS 시설 21개가 가동되고 있다.
이 중,
미국 내의 대규모 CCUS 시설은 10개로,
전 세계의 50%의 비중을 차지하고 있다.
이 시설들 중 일부는 1970년, 1980년대부터 운영돼 왔다.
세계에서 가장 오래된 탄소 CCUS 시설은
미국 텍사스주에 소재한 테럴 천연가스 발전소로
이곳에서는 1972년부터 CCUS 기술을 이용해
탄소를 포집하고 이를 현지 정유 공급업자들에게 납품해왔다.
대규모 상업용 CCUS 프로젝트 현황(2020년 기준)
국가 | 프로젝트명 | 가동연도 | 추출원 | 포집용량 (Mt /연) | 주 저장방식 |
미국 | Terrel Natural Gas Plants | 1972 | 천연가스 | 0.5 | EOR |
미국 | Enid fertiliser | 1982 | 비료 생산 | 0.7 | EOR |
미국 | Shute Creek gas processing facility | 1986 | 천연가스 공정 | 7.0 | EOR |
노르웨이 | Sleipner CO2 storage project | 1996 | 천연가스 공정 | 1.0 | Dedicated |
미국/캐나다 | Great Plains Synfuels(Weyburn/Midale) | 2000 | 합성/천연가스 공정 | 3.0 | EOR |
노르웨이 | Snohvit CO2 storage project | 2008 | 천연가스 공정 | 0.7 | Dedicated |
미국 | Century plan | 2010 | 천연가스 공정 | 8.4 | EOR |
미국 | Air Products steam methane reformer | 2013 | 수소 생산 | 1.0 | EOR |
미국 | Lost Cabin Gas Plant | 2013 | 천연가스 공정 | 0.9 | EOR |
미국 | Coffeyville Gasification | 2013 | 비료 생산 | 1.0 | EOR |
브라질 | Petrobras Santos Basin pre-salt oilfield CCS | 2013 | 천연가스 공정 | 3.0 | EOR |
캐나다 | Boundary Dam CCS | 2014 | 석탄 발전 | 1.0 | EOR |
사우디 | Uthmaniyah CO2-EOR Demonstration | 2015 | 천연가스 공정 | 0.8 | EOR |
캐나다 | Quest | 2015 | 수소 생산 | 1.0 | Dedicated |
UAE | Abu Dhabi CCS | 2016 | 철강 생산 | 0.8 | EOR |
미국 | Petra Nova | 2017 | 석탄 발전 | 1.4 | EOR |
미국 | Illinois Industrial | 2017 | 에탄올 생산 | 1.0 | Dedicated |
중국 | Jilin oilfield CO2-EOR | 2018 | 천연가스 공정 | 0.6 | EOR |
호주 | Gorgon Carbon Dioxide Injection | 2019 | 천연가스 공정 | 3.4~4.0 | Dedicated |
캐나다 | Alberta Carbon Trunk Line(ACTL) with Agrium CO2 stream | 2020 | 비료 생산 | 0.3~0.6 | EOR |
캐나다 | ACTL with North West Sturgeon Refinery CO2 stream | 2020 | 수소 생산 | 1.2-1.4 | EOR |
주: 저장 방식 중 ‘Dedicated’는 포집된 이산화탄소를 재사용하지 않고 지층 등에 주입해 저장하는 것을 의미함.
자료: International Energy Agency(iea.org)
주요 기업
글로벌 CCUS 시장에서는
에너지 기업이나 정유기업 등의 대기업들이 주로
복합적인 CCUS 솔루션을 제공하고 있으며,
미국 기업들이 시장을 주도하고 있다.
2000년대 이후부터는 대기업뿐만 아니라
스타트업들도 이산화탄소 포집, 저장, 활용에 관한
독창적인 기술을 내세워 CCUS 시장에 진입하고 있다.
주요 CCUS 기술 기업
기업명 | 국가 | 특징 |
Exxon Mobil Corporation | 미국 | 미국의 대형 정유기업인 Exxon Mobil은 연간 약 700만 톤의 이산화탄소를 포집하는 차세대 CCUS 기술의 선도기업으로 Exxon Mobil이 1970년부터 포집해온 누적 이산화탄소는 전체의 40%를 차지 |
Halliburton | 미국 | 1919년에 설립된 Halliburton은 약 40년간 탄소 포집, 저장 분야에서 안전하고 효율적인 솔루션을 제공해왔음. |
Schlumberger Limited | 미국 | 1926년에 설립된 Schlumberger는 지하 암석 측정 모델 분야에서 80년 이상의 경험을 가지고 있으며 이를 활용해 탄소 포집 및 저장의 중요한 신기술 개발, 전 세계 60개 이상의 프로젝트에 참여 |
Royal Dutch Shell | 네덜란드 | 네덜란드의 대표적인 정유기업인 Shell은 2050년까지 탄소 배출제로 에너지 기업이 되겠다는 비전 하에 캐나다, 호주, 노르웨이 등지의 CCUS 프로젝트에 참여 중 |
Lanza Tech (스타트업) | 미국 | 2005년 일리노이주 Skokie에서 설립된 LanzaTech은 이산화탄소가 풍부하게 포함된 산업 폐기물을 사용 가능한 연료 및 화학제품으로 전환하는 미생물 특허 보유. 약 3억 달러의 투자를 유치했으며 대체연료 기술 개발에 대해 정부 보조금 수령 |
Global Thermostat (스타트업) | 미국 | 2010년 뉴욕시에서 설립된 Global Thermostat는 탄소 포집을 위한 기술 솔루션 개발에 주력하고 있으며, 공기 중과 공장 굴뚝에서 직접 이산화탄소를 포집하는 기술을 개발. 포집된 이산화탄소는 탄산음료 생산과 같은 다양한 용도로 사용됨. |
Climeworks (스타트업) | 스위스 | 2009년 취리히에서 설립된 Climeworks는 주변 공기로부터 하루에 8kg에서 135kg까지 이산화탄소를 추출하는 제품을 개발해 식품 가공기업에 판매하는 것을 목표로 함. |
CarbonCure (스타트업) | 캐나다 | 2007년 캐나다 다트머스에서 설립된 CarbonCure는 이산화탄소를 주입해 콘크리트를 만들 수 있는 친환경 콘크리트 기술을 개발 |
자료: prnewswire.com, tracxn.com, 각 사 홈페이지
미국의 CCUS 기술 현황
글로벌CCS연구소가
발표한
2019년
탄소포집저장기술 준비 지수
= CCS Readiness Index
따르면,
미국과 캐나다가 각각 70점, 71점으로
전 세계에서 가장 탄소 포집 기술에 준비가 잘 돼 있다.
미국과
캐나다
다음으로는
노르웨이(65),
영국(64),
호주(61),
중국(54)
순이다.
이 지표는
해당 국가가 탄소 포집 저장 기술 적용을 강제하는 정도,
관련 규제와 정책, CCS 시설 및 프로젝트의 개수, 진행 정도를 종합 평가해 측정된다.
글로벌 탄소 포집저장기술 준비 지수
주: 색이 진할수록 준비도 지표 점수 높음.
자료: CO2re.co/ccsreadiness(Global CCS Institute)
미국은
1970년대부터
상용 CCUS 시설을 운영하기 시작해
현재에는
10개의 대규모 CCUS 시설을 갖추고
연간 약 25메가톤의 이산화탄소를 포집하고 있다.
이는,
전 세계 포집 용량의 2/3를 차지한다.
현재,
건설 중인 연간 1.5메가톤 포집 용량의 시설 1개와 계획 중인 18~20개의 프로젝트를 포함하면
미국의 연간 이산화탄소 포집 역량은 71메가톤까지 늘어날 전망이다.
미국은 2018년부터 탄소 산화물 격리에 대한
세금 크레딧
= Section 45Q
확대하면서
CCUS 투자를 크게 늘렸다.
영구로 지질에 저장되는 이산화탄소 1톤당 최대 50달러를,
EOR 또는 기타 용도로 재사용되는
이산화탄소에 1톤당 최대 35달러의 크레딧을 제공한다.
이 세금 크레딧은 지정된 기간 내에
시작된 프로젝트에 대해 12년간 적용되며,
요건을 충족하는 새로운 프로젝트의 경우
2024년 1월 1일까지 건설이 시작되면 크레딧을 받을 수 있다.
이 크레딧은 인플레이션을 고려해
시간이 지남에 따라 조정될 예정이다.
미국 정부는
사용 가능한 총 크레딧 한도를 없애고
크레딧을 받을 수 있는 프로젝트의 규모도 더욱 축소해
CCUS 프로젝트 활성화를 도모하고 있다.
또한,
환경 문제에서 가장 진보적인 입장을 취하는
캘리포니아주는 자체적인 기준을 통해 CCUS를 통해
총 이산화탄소 배출량을 감소시킨
운송 연료에 대해 추가적인 세금 크레딧을 받을 수 있도록 허용했다.
이를 통해,
전 세계의 탄소 포집 시설에서
생산된 에탄올이 캘리포니아주에서 판매될 경우 크레딧을 받을 수 있게 됐다.
미국 주요 CCUS 시설별 적용 정책·규제
자료: Global Status of CCS Report 2020(Global CCS Institute)
뿐만 아니라,
2050년까지 탄소 배출 제로
= net-zero emissions
실현을
공약한
바이든 대통령도
CCUS를 활성화시키기 위한 정책을 펼칠 것으로,
예상돼
앞으로,
미국 내 CCUS에 대한 투자는 더욱 활발해질 것으로 기대된다.
바이든 대통령은
CCUS를 광범위하게
사용 가능하고 비용 효율적이며,
빠르게 확장 가능한 솔루션으로 만들어 기후 문제를 해결할 것을 강조했다.
이를 위해서,
연방 투자를 두 배로 늘리고
CCUS에 대한 세금 인센티브를 강화할 것이며
동시에,
새로운 탄소 포집 기술을 시장에 출시하기 위해
탄소 포집 연구, 개발
및
시연에 자금을 지원할 것이라는 계획을 밝힌 바 있다.
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