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안녕하십니까,
부매경입니다.
배출한 탄소를 다시 붙잡는다? 얼핏 SF처럼 들리지만, 이미 전 세계 곳곳에서 실증되고 있는 기술입니다. 탄소포집·활용·저장, 줄여서 CCUS라고 부릅니다. 오늘은 탄소포집(CCUS)이 정확히 무엇인지, 어떤 방식으로 이산화탄소를 잡아내는지, 잡은 탄소는 어디에 쓰고 어떻게 저장하는지, 그리고 비용과 한계까지 하나씩 정리해보겠습니다.
탄소포집(CCUS) 정의
- CCUS는 Carbon Capture, Utilization and Storage의 줄임말로 '탄소 포집·활용·저장'을 의미
- 발전소, 제철소, 시멘트·석유화학 공장 등에서 나오는 이산화탄소를 대기로 내보내지 않고 포집한 뒤, 산업 원료로 활용하거나 지하에 안전하게 저장하는 기술 전체를 통칭
- 저장까지만 하면 CCS, 활용까지 포함하면 CCUS로 구분해서 부르기도 함
- 재생에너지 전환만으로는 배출을 줄이기 어려운 발전·철강·시멘트 같은 '탄소 다배출 산업'의 감축 수단으로 주목받는 중
탄소포집 방식 3가지와 DAC
- 이산화탄소를 잡아내는(포집하는) 방식은 크게 3가지로 나뉨
- 1연소후 포집: 화석연료를 태운 뒤 나오는 배기가스에서 CO2를 화학적 흡수·흡착·막분리 등으로 걸러내는 방식. 기존 발전소·공장에 추가로 설치하기 쉬워 현재 가장 널리 쓰임
- 2연소전 포집: 연료를 태우기 전 가스화 과정을 거쳐 CO2 농도·압력을 높인 상태에서 미리 분리하는 방식. 분리 자체는 쉽지만 초기 연료 전환 공정이 복잡해 비용이 추가됨
- 3순산소연소: 일반 공기 대신 순수 산소로 연료를 태워 배기가스의 CO2 농도를 높이는 방식. 분리는 쉬워지지만 산소를 따로 분리·공급해야 해 비용이 많이 듦
- 이 3가지가 '배출원(굴뚝)'에서 잡는 방식이라면, DAC(직접공기포집)는 굴뚝이 아니라 대기 중에 이미 퍼진 CO2를 대형 팬으로 공기를 빨아들여 물리·화학적으로 분리하는 방식. 배출원과 무관하게 어디서든 설치할 수 있다는 장점이 있지만, 대기 중 CO2 농도가 워낙 낮아 포집 비용이 훨씬 비쌈
- 4가지 방식을 표로 비교하면 아래와 같습니다.
| 구분 | 포집 위치 | 특징 | 비용·현황 |
|---|---|---|---|
| 연소후 포집 | 배출원(굴뚝) | 배기가스에서 CO2 분리, 기존 설비에 추가 설치 용이 | 현재 가장 널리 쓰이는 방식 |
| 연소전 포집 | 배출원(연료전환 단계) | 연소 전 고농도 상태에서 분리, 분리 자체는 쉬움 | 초기 연료전환 공정 복잡, 비용 추가 |
| 순산소연소 | 배출원(굴뚝) | 순산소로 연소해 배기가스 CO2 농도를 높임 | 산소 분리·공급 비용 큼, 연구 집중 분야 |
| DAC(직접공기포집) | 대기 중 | 배출원과 무관하게 어디서든 설치 가능 | 저농도 탓에 톤당 약 300~600달러로 가장 비쌈 |
잡은 탄소, 어디에 쓰나 — 활용(CCU)
- 포집한 이산화탄소는 저장 말고도 산업 원료로 재활용 가능
- 화학제품 원료: 폴리카보네이트 등 화학원료로 전환
- 건축자재: 콘크리트·시멘트 경화제로 주입해 재활용
- 항공유: LG화학이 현대건설 등 11개 기관과 함께 2026~2030년 'CCU 메가프로젝트'를 통해 포집한 CO2를 그린수소와 반응시켜 만든 합성연료를 정제·고도화해 지속가능항공유(SAF)로 전환하는 기술을 실증할 계획
탄소포집 저장 방식 — 지중저장
- 활용하지 않는 CO2는 압축·액화해 지하 암반층(염수층, 고갈된 석유·가스전 등)에 주입해 장기간 격리
- 국내에서는 한국석유공사가 2021년 말 생산이 끝난 동해가스전의 지하 저류공간을 저장소로 활용하는 실증사업을 추진 중. 2026년부터 5년간 울산·부산에서 포집한 탄소를 울산 허브터미널에서 압축·액화해 해저 파이프로 옛 가스전에 주입하며, 2027년 주입 시작, 2030년 이후 연 120만 톤 주입이 목표. 총사업비 약 2조 9,529억원 규모
- 국내 CO2 지중저장 가능 용량은 넉넉히 잡으면 200억 톤 이상으로 추정되지만, 실제 활용 가능성을 감안한 보수적 평가로는 3억~6억 톤 규모로 줄어듦
- 저장 안전성 자체는 이론적으로 높게 평가됨(IPCC는 1000년간 주입량의 99% 이상이 누출 없이 저장될 가능성 제시). 다만 누출이 장기간 이어지면 지하수 오염 등의 우려도 있어 관리 기준이 중요
탄소중립에서의 역할
- 탄소포집은 재생에너지 전환만으로 줄이기 힘든 산업 부문 배출을 줄이는 보완 수단으로 거론
- 다만 국제에너지기구(IEA)는 2025년 세계에너지전망(WEO 2025)에서 CCUS의 역할을 여러 해에 걸쳐 하향 조정했고, 2050년 넷제로 시나리오에서 CCUS가 담당하는 감축 비중을 5% 미만으로 전망. 재생에너지·전기화·연료전환·에너지효율 개선이 전체 감축의 82% 이상을 차지할 것으로 봄
- 국내는 2030년까지 CCUS로 연간 400만 톤 감축을 목표로 하고 있고, 동해가스전 사업을 통해 2025~2055년 누적 약 1,200만 톤 CO2 저장을 계획
- 2026년 2월 기준 전 세계적으로 약 9,370만 톤 규모의 포집·저장 설비가 건설 중이고, 추가로 약 12억 8,000만 톤 규모가 계획 단계에 있어(IEA), 프로젝트 자체는 계속 늘고 있는 추세
- ★ CCUS는 넷제로를 위한 '유일한 해법'이라기보다는, 다른 감축 수단으로 채우기 어려운 부분을 메우는 보완 기술로 보는 게 현재로선 더 정확함
탄소포집 비용과 한계
- 대형 배출원(점오염원) 기준 포집 비용은 CO2 1톤당 약 60~70달러 수준이며, DAC처럼 대기 중 저농도 CO2를 잡는 방식은 톤당 300~600달러까지 올라감
- 화력발전소에 포집 설비를 추가하면 포집 공정 자체에 내부 전력을 써야 해 순수 발전 효율이 떨어지는 부작용이 있음
- 실제 가동 성과가 계획을 밑도는 사례도 존재. 미국 일리노이주 디케이터 CCS 시설은 완공 후 목표 포집률보다 약 50% 부족한 실적을 기록한 바 있음
- 아직은 연구·실증 초기 단계 기술이 많고, 비용을 낮추는 속도가 상용화 확산의 관건. 업계·언론 자료의 장밋빛 전망은 실제 실증 성과와 차이가 있을 수 있어 주의가 필요
탄소포집(CCUS) 관련 기업
- 한국석유공사: 동해가스전 CCS 실증사업(저장) 주체
- SK E&S·SK어스온: 호주·동티모르 등 해외 CCS 사업 및 국내외 CO2 저장소 확보 추진
- LG화학: CCU 메가프로젝트로 포집 CO2를 지속가능항공유(SAF)로 전환하는 기술 실증 총괄
- 현대건설: LG화학 CCU 메가프로젝트에 CO2 액화 허브 국책과제로 참여
- 이 밖에 한국가스공사, 한전 발전 자회사, 두산에너빌리티, 한화솔루션, 삼성중공업 등 다수 대기업·공기업이 CCUS 가치사슬 곳곳에 참여 중이나, 아직 각 사 전체 매출에서 CCUS 사업 비중은 크지 않은 초기 단계
- 종목별 투자 포인트나 대장주 흐름처럼 더 깊은 투자 관점은 자매 블로그 세테식(thema-stock)에서 별도로 다룰 예정이니 참고 바랍니다
탄소포집(CCUS)은 발전·철강·시멘트처럼 재생에너지만으로는 줄이기 힘든 배출을 보완하는 기술로서 의미가 있지만, 아직은 비용이 높고 실증 성과도 계획을 밑도는 경우가 있는 연구·초기 상용화 단계 기술입니다. 국내 동해가스전 사업처럼 구체적인 실증이 하나씩 쌓이고 있는 만큼, 앞으로 비용이 얼마나 빨리 낮아지는지가 확산 속도를 가를 것으로 보입니다.
이상입니다. 감사합니다.
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