기후변화국내이슈 CCUS (Carbon Capture( 포집 ) Utilization( 전환 ) Storage( 저장 )) 기술 기술정의및범위 이산화탄소 의포집 전환 저장기술은공정중배출되는 를포집하고수송하여지하의안전한지층에저장하거나 포집한 를석유나천연가스의회수증진 에활용하거나화학적 생물학적인 방법을이용해고분자나액체연료등유용한물질로전환 배출원포집수송저장및전환 < 화력발전소 > < 화학적전환 > < 습식공정 > < 파이프라인 > < 제철소 > < 생물학적전환 > < 건식공정 > < 선박 > < 화학공장 > < 해양지중저장 > < 분리막공정 > < 트럭 > < 시멘트 > < 지중저장 > 포집 대량발생원에서배출되는 의포집방법은주로 가지로구분 구분내용 연소전 포집기술 연소후 포집기술 순산소연소 포집기술 석탄의가스화 (Gasification) 또는천연가스의개질반응 (Reforming) 을통해합성가스를 생산한후, 일산화탄소 (CO) 를수성가스전이반응을통해 H 2 와 CO 2 를분리하여 포집하는방법으로수소 (H 2 ) 를동시생산 기존배출원에적용하기가장쉬운기술로흡수 흡착제 분리막등을이용하여 CO 2 를흡 탈착하여분리및포집하는방법 획기적인흡수제성능향상과공정개발등에초점 ( 습식, 건식, 분리막포집기술세가지로구분및활발한연구진행 ) 공기중의산소와질소를분리하여산소만을연소기에주입하여고농도의 CO 2 를배출시켜별도의분리과정없이포집하는방법 - 1 -
전환 를화학적및생물학적으로전환시켜유용한물질로재사용 구분화학적전환이용생물학적전환이용 개발 연구방향 생성물 CO 2 를원료로유용물질을생산또는기존의유독한화학공정대체기술개발환경시설에서배출되는 CO 2 포집고정화, 폐기물을이용한 CO 2 고정화기술개발및실증사업화플라스틱분말, 화학제품원료 ( 메탄올, 디메틸에테르 ), 고분자필름 미세조류등바이오기술을활용, CO 2 를전환및이용하는기술국토면적이협소한우리나라환경에맞는공간절약형미세조류반응기개발바이오연료, 사료, 의약품, 식품등 저장 (Storage) ㅇ지중저장, 해양지중저장, 재이용등으로구분 구 분 내용 대염수층 ( 지하 800m 이상지하수층 ) 저장, 폐유전 / 가스전저장 지중저장 해양저장 광물탄산염화 <CO 2 활용회수증진 > EOR ( 석유회수증진법, Enhanced Oil Recovery) : CO 2 주입압력으로더많은원유채굴과동시에 CO 2 격리 ECBMR( 석탄층메탄회수증진법, Enhanced Coal Bed Methane Recovery) : EOR 과동일하게압력을주입하여탄층내메탄을회수및 CO 2 격리 1,000~3,000m 해저에액체 (Hydrate, 하이드레이트 ) CO 2 를직접분사하여저장 금속산화물 ( 칼슘, 마그네슘등 ) 과 CO 2 의화학적반응의의한불용성탄산염을형성함으로써 CO 2 를고정화 높은 CO 2 농도조건하에서금속산화물과반응시켜단시간내에고체상의탄산염으로고정 지하에저장된 CO 2 는오랜기간에걸쳐다음과같은형태로포획및저장 구분물리적포획용해포획광물화포획 메커니즘주입된 CO 2 의일부는암석입자사이틈에포획물리적포획이이루어진후남은일부 CO 2 는주변염수에용해용해된 CO 2 일부는가장안정적이고영구적인형태인탄산염광물로전환 - 2 -
CCUS 기술관련국내외동향 ㅇ국내 - 알칸올아민계흡수제 Kosol 개발및 10 MW 실증과정을거쳐 150MW 급 기본설계 (FEED, Front End Engineering Design) 실행 - 에너지기술연구원과전력연구원의공동개발을통해세계최초 건식흡수제 이용유동층 CO 2 포집공정 관련원천기술확보 - 연소전포집기술은 0.1MW 급, 연소중포집기술 ( 순산소연소 ) 은 0.7MW 급 테스트베드구축 - 국가 CCS 종합추진계획, 기후변화대응핵심기술개발및신산업창출방안 ㅇ미국 및 기후변화대응기술혁신과산업화지원계획 의 6 대핵심기술에포함 - 상용화가능한 1 세대이산화탄소포집및저장기술 (CCS, Carbon Capture & Storage) 기술을대규모플랜트규모로실증진행 - 포집및처리비용을혁신적으로감소시킬수있는 2 세대기술개발진행 - 페트라노바탄소포집프로젝트 (Petra Nova Carbon Capture Project) 운영으로 ㅇ EU 250 MW 석탄화력발전소배출량의 90% 수준으로포집 - 90 억유로의탄소저감프로젝트기금 (NER400) 을조성하고, 이를통해 CCS 및 신재생에너지기술에투자를확대할예정 - 국가별로다양한대규모 CCUS 실증프로그램 * 을추진, 특히스위스에서는 대기중 CO 2 를직접공기포획 (DAC, Dircet Air Capture) 하는플랜트를최초구축 ㅇ일본 - 10 년 CCS 로드맵을설정한이후화학적흡수, 분리막포집기술등을연구 - 민간 * 주도로개발된포집기술은유럽 북미의대규모설비에적용되어 우수성입증 - 3 -
기후변화해외이슈 2018 년세계 CO2 배출동향및배출량변화요인분석 ~ 에너지연료연소로인한세계 CO 2 배출량증가 ㅇ 18 년세계에너지연소발생 CO 2 배출량은전년대비 1.7% 증가했으며, 역대최고치인 33.1GtCO 2 도달 - 이는 13년이후가장높은증가율로서, 지난 8년간 ( 10~ 18년) 의연평균증가율보다 70% 더높은수치 - 세계경제성장으로인한에너지수요증가와일부지역의이상기상에따른냉난방용에너지수요증가가 CO 2 배출량의주요증가원인임ㅇ 17~ 18 년에는비교적저조한에너지효율개선노력과저탄소기술도입도 CO 2 배출량을증가시킨요인으로작용 - 14~ 16년에는세계경제의지속적인확장속에서도강력한에너지효율정책과저탄소기술개발로인해석탄소비가감소 - 4 -
~ - 한해동안증가한 CO 2 배출량은 560Mt로전세계국제항공의총 CO 2 배출량과비슷한수준 - 10년이후세계경제가 1% 성장할때마다평균적으로 0.3% 증가하던 CO 2 배출량이 18년에는 0.5% 증가한것으로분석 CO 2 배출량변화요인분석ㅇ석탄사용비중의증가에도불구하고가스, 재생에너지및원자력발전등청정발전원의사용증가가 CO 2 배출량저감에도움 ~ - 중국, 유럽의재생에너지의확대로인한 CO 2 배출량감축은세계재생에너지의배출량감축분의 2/3정도기여 - 에너지효율개선도 CO 2 배출량증가폭을감소하는역할을하였지만, CO 2 배출저감에대한기여도는 17년보다약 4% 낮음 - 10년만에처음으로 CCUS( 탄소포집 전환 저장 ) 시설건설계획이증가 - 5 -
주요국별 CO 2 배출추이 ㅇ ( 중국 ) CO 2 배출량은전년대비 230Mt(2.5%) 증가한 9.5Gt 기록 - 석탄화력발전량증가 ( 약 5%) 로발전부문의 250Mt 의 CO 2 배출량증가 - 석탄난방이가스로대체되면서가스연소로인한배출량 80Mt 증가 ㅇ ( 미국 ) 17 년까지감소하던 CO 2 배출량이 18 년 3.1% 증가 - 이는 90 년이후배출량이가장높았던 00 년보다 14%(800Mt) 보다낮음 ~ - 기상조건의영향은미국에서특히두드러져서, 18 년 CO 2 배출량증가의 60% 는냉난방수요가차지 ㅇ ( 인도 ) 전력부문과非전력부문 ( 수송, 산업 ) 에서 CO 2 배출량이고르게증가했으며 전년대비 4.8%(105Mt) 증가 - 하지만, 1 인당 CO 2 배출량은여전히낮으며세계평균배출량의 40% 수준임 ㅇ ( 유럽 ) CO 2 배출량은전년대비 50Mt(1.3%) 감소 - 독일에서석유와석탄소비의급격한하락 (4.5%) 이배출량감소의주요원인 - 영국은신재생에너지전원비중확대 ( 약 35%) 와석탄전원비중축소 (5%) 의 영향으로 6 년연속배출량감소 - 프랑스는석탄과가스발전의가동률이줄어들고, 수력및원자력발전이 확대되면서 CO 2 배출이상당량감소 ㅇ ( 일본 ) 지속적인에너지효율향상과원자력발전량증가가화석연료의사용을 큰폭으로감소시켰고, 이로인해 CO 2 배출은 5 년째감소 - 6 -
< 출처 > 1. 기후변화부문ㅇ국내이슈 < CCUS (Carbon Capture( 포집 ) Utilization( 전환 ) Storage( 저장 )) 기술 > - 녹색기술센터 2019 녹색기후기술백서 ( 19.01) - ( 재 ) 한국이산화탄소포집및처리연구개발센터 www.kcrc.re.kr' - 수도권매립지관리공사, 인하대학교 슬러지고화물을이용한이산화탄소생광물화및생성물자원화기술개발공동보고서 ( 11.02) ㅇ해외이슈 < 2018 년세계 CO 2 배출동향및배출량변화요인분석 > - IEA Global Energy & CO 2 Status Report 2018 ( 19.03) - 에너지경제연구원 2018 년세계에너지소비와이산화탄소배출동향 ( 19.04.19) - 7 -