본 칼럼은 재생에너지 및 지속가능 산업 분야의 최고 권위자들에게서 현재의 상황과 미래의 방향을 들어보는 하기 특집 Op-Ed 연속 시리즈의 일부분이다.

By: Rowan Oloman, Freelance Writer

본 칼럼은 재생에너지 및 지속가능 산업 분야의 최고 권위자들에게서 현재의 상황과 미래의 방향을 들어보는 하기 특집 Op-Ed 연속 시리즈의 일부분이다.

탄소 회수 및 저장(CCS) 기술은 국제사회의 가장 시급한 현안 중 하나인 ‘화석연료의 연소로 인해 매년 270억 톤씩 배출되는 이산화탄소를 어떻게 처리할 것인가?’의 문제에 대한 해답으로 각광을 받고 있다. CCS가 지구온난화의 주범인 온실가스를 임시로 처리할 수 있는 가장 유망한 대안으로 높이 평가받고 있기는 하지만 그 효과가 검증되지 않았고 비용이 많이 들며 10~20년 내에는 상용화가 어렵다는 단점을 안고 있다. 다른 한편에서 과학자들은 CCS를 대체하여 이산화탄소를 폐기물로 취급하는 대신 원자재로 활용하는 대안을 연구하고 있다.

현재의 이산화탄소 배출량 270억 톤도 이미 과도한 수준이지만 2030년이 되면 에너지 관련 이산화탄소 배출량이 지금보다 60% 증가한 430억 톤에 이를 것으로 전망되고 있다. 최근 발표된 국제에너지기구(IEA) 보고서에 의하면 화석연료를 대체할 수 있는 비용 효과가 우수한 대안이 부재한 상황에서 중국이나 인도 같은 신흥 강국들의 에너지 수요가 계속 증가할 경우 2050년 전세계 전력의 77%는 화석연료에 의존할 것으로 예측됐다.

보고서 발표 직후 도쿄에서 다나카 노부오 IEA 사무총장은 “사상 유례 없는 규모의 즉각적인 정책적 행동과 기술적 전환이 요구된다”고 강조했다.

IEA를 비롯한 여러 기구들은 이산화탄소를 회수하여 지하나 해저 혹은 탄산염 광물 형태로 저장하는 방식인 탄소 회수 및 저장(CCS) 기술을 화석연료로 인한 이산화탄소 배출 문제를 해결할 수 있는 가장 유망한 기술로 홍보하고 있다. IEA는 대체에너지의 역할을 배제하지 않으면서도 앞으로도 화석연료를 계속해서 이용하고 그에 수반되는 이산화탄소 문제를 해결해야 할 급박한 필요성에 대해 지극히 현실적인 태도를 취하고 있다.

2009년 5월 15일 스티븐 추 미국 에너지부 장관은 국가석탄위원회에서 탄소 회수 및 저장(CCS) 기술을 확대시키고 더욱 가속화시키기 위해 현장에 투입될 기술자와 지질학자를 양성하는 예산을 포함하여 경기부양법을 근거로 24억 달러를 집행할 것이라고 발표했다.

추 장관은 “기후변화로 인한 최악의 상황을 막기 위해 우리는 탄소를 안전하고 비용 효과적인 방식으로 회수하고 저장하는 노력을 가속화시켜야 한다”고 말했다. 유럽, 호주, 캐나다, 중국 정부도 이 기술에 적극적으로 투자하고 있다.

그럼에도 불구하고, CCS 기술을 일반화시키기까지는 여전히 심각한 걸림돌들이 존재한다. 영국 컨설팅업체인 McKinsey는 유럽의 차세대 발전소에 CCS를 설치할 경우 발전소당 최대 13억 달러의 추가 건설 비용이 소요될 것으로 내다봤다. McKinsey의 분석에 의하면 통상적인 시범 프로젝트에서 이산화탄소 1톤을 격리시키는 데 80~120달러의 비용이 요구될 것으로 예상됐다.

법적인 측면에서도 이산화탄소의 운송 및 저장이 인간이나 생태계에 미치는 위험에 대한 우려가 제기되고 있으며 유출 사고가 발생할 경우 책임 소재를 둘러싼 논쟁이 진행되고 있다. 진전이 있는 것은 사실이지만 CCS의 시행을 효과적으로 감독하는 데 필요한 상세하고 종합적인 법률 및 규제 틀을 마련한 국가는 아직 없다.

실제로, 현재 화력발전소에서 이산화탄소를 회수 및 격리하는 대규모 CCS 프로젝트는 단 한 곳에서도 시행되고 있지 않다. IEA는 2015년까지 전세계 발전소 10곳에서 대규모 프로젝트를 수행할 수 있을 것으로 희망하고 있으며, 이 계획이 실현될 경우 CCS 기술이 일반화되는 데 10~20년이 소요된다.

그렇다면 회수 직후 수익을 올리면서 재활용이 가능하다면 굳이 많은 비용을 투입하면서까지 이산화탄소를 운송하고 지하에 저장할 이유가 어디에 있는가?

현재 과학자들과 신생기업들은 이산화탄소를 전환시키는 다양한 방법을 모색하고 있다.

탄소 재활용 분야에서 국제적인 인지도를 넓혀나가고 있는 Mantra Energy 사의 CEO 래리 크리스토프는 “시장은 혁신을 향해 열려 있다”면서 “조만간 각국 정부가 산업 시설에 탄소 회수를 의무화시킬 가능성이 높으며 그에 따라 비용 효과적인 이행 수단이 요구된다”고 말한다.

이산화탄소 전기환원법(ERC)로 불리는 Mantra의 기술은 산업 부문의 배출 가스로부터 이산화탄소를 직접 회수하여 산업 다방면에서 활용되는 고가의 화학 물질인 포름산이나 포름산염으로 변환시키는 반응을 목표로 하고 있다. 또한, 포름산은 연료전지 개발 분야에서도 직접 연료 혹은 수소 방출을 위한 연료 저장 물질로 활용될 수 있는 잠재력을 지니고 있다.

ERC 기술은 재활용된 이산화탄소 1톤당 최대 700달러의 수익을 올릴 수 있으며 현지 원가에 따라 ROI가 연간 20%에 달할 것으로 전망되었다.

CCS와 비교할 때 ERC는 투자수익률을 제공하므로 투입 자본 회수가 가능하다. 게다가 ERC 시범 설비는 고객의 시설 내에 1년 안에 설치가 가능하며 상용화 설비는 2년 안에 건설을 완료할 수 있으므로 CCS에 비해 공기가 크게 단축된다.

미국 에너지부 산하 연구소로 국가 안보를 뒷받침하는 과학적인 기술을 연구할 목적으로 설립된 국립 샌디아 연료-폐수 시스템 연구소(Fuel and Water Systems at Sandia National Laboratories)의 마기 태트로(Margie Tatro) 소장은 미국 상원에서 행한 연설에서 탄소 재활용 기술이야말로 미래의 방향이라고 역설했다.

태트로 소장은 “우리는 이 분야의 연구개발을 촉진시키기 위해 당장 행동을 취해야 한다”면서 “다른 나라들은 이미 이산화탄소 재사용과 재활용 방법을 연구하고 있으며 이 중요한 분야에서 미국이 해외 기술에 의존해야 한다면 불행한 일이 될 것”이라고 주장했다.

세계 각국에서 개발 중인 탄소 재활용 기술은 이산화탄소를 해조류 바이오 연료로 변환시키는 생화학 기술, 이산화탄소를 메탄올이나 메탄으로 변환시키는 열화학 기술, 이산화탄소를 연료로 변환시키는 Carbon Sciences 사의 생체촉매 기술, 이산화탄소를 연료로 변환시키는 태양 광촉매 기술 등 다양하다. 각각의 기술은 장단점을 지니고 있으며 신뢰도에도 차이가 있다.

현 단계에서 Mantra가 다른 기업들과 차별화되는 점은 다수의 학술 저널에 게재된 논문에 의해 검증된 공개적인 특허 기술을 보유하고 있으며 이미 자사 제품에 대한 시장의 관심을 모으는 데 성공하고 있다는 사실이다.

기후변화에 대한 공포가 확산됨에 따라 기업과 정부는 이산화탄소 문제에 대한 대책 마련에 절박하게 매달리고 있다. 오직 CCS에만 의존하는 방식은 과도하게 리스크가 높을 뿐 아니라 현실성이 없을 정도로 비용이 많이 든다. 보다 창의적인 사고를 통해 매년 270억 톤의 이산화탄소를 실제로 재활용할 수 있으며 높은 사업성을 보장하는 ERC 같은 탄소 재활용 기술 분야의 사업 기회를 얻을 수 있다.

새롭게 부상하는 분야인 탄소 재활용 산업은 탄소 회수 및 저장 프로그램을 대체할 수 있는 사업성과 역동성을 갖춘 대안을 제시하고 있다. 앞으로 기후변화 문제 해결을 위한 다양한 대책들이 개발되는 과정에서 탄소 재활용 기술은 틀림없이 선두 주자로 부상할 것이다.

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로완 올로만은 캐나다 밴쿠버에서 프리랜서 저술가로 활동하고 있다. 시드니대학과 뉴사우스웨일즈대학에서 각각 환경지질학 학사 학위와 환경경영학 석사 학위를 취득했다. 몇몇 국제 자연보호 프로젝트에서 책임자를 맡고 있으며 녹색 기술 솔루션 분야의 연구자로 일하고 있다.