환경

탄소포집기술(CCS)의 모든 것: 기후변화 대응의 핵심 솔루션

소식888 2025. 2. 19. 17:20

탄소포집기술

기후변화가 전 세계적인 문제로 대두되면서, 탄소포집기술(Carbon Capture and Storage, CCS)이 주목받고 있습니다. 이 글에서는 탄소포집기술의 개념부터 최신 산업동향까지 상세히 알아보겠습니다.


탄소포집기술이란?

**탄소포집기술(CCS/CCUS)**은 온실가스인 이산화탄소(CO₂)를 발생원(예, 발전소, 철강·시멘트 공정 등) 또는 대기 중에서 포집하여 지하 저장하거나 다양한 방식으로 활용하는 기술입니다.

  • 포집( Capture ): 산업시설이나 대기에서 CO₂를 선택적으로 분리합니다.
  • 수송( Transportation ): 포집된 CO₂를 압축하여 파이프라인이나 트럭 등으로 이동시킵니다.
  • 저장/활용( Storage/Utilization ): CO₂를 지하 저장소에 주입하거나 화학전환 등으로 재활용합니다.

이 기술은 기후변화 완화와 탄소중립 실현에 필수적이며, 최근 여러 국가에서 정부 지원 및 인센티브를 통해 상용화 단계로 진입하고 있습니다.

 

주요 포집 방식

1. 연소후 포집

  • 화석연료 연소 후 발생하는 배기가스에서 이산화탄소를 분리
  • 현재 가장 널리 사용되는 방식
  • 아민 용액을 이용한 화학적 흡수법이 대표적

2. 연소전 포집

  • 연료를 연소하기 전에 이산화탄소를 분리
  • 수소와 이산화탄소로 변환 후 분리
  • 높은 효율성이 장점

3. 순산소 연소

  • 질소가 없는 순수 산소로 연료를 연소
  • 고농도의 이산화탄소 획득 가능
  • 산소 생산 비용이 높은 것이 단점.
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산업 동향 및 전망

글로벌 동향

  • 미국: 인프라 투자법(IIJA)과 45Q 세금공제 등으로 CCS 분야에 약 수십억 달러 규모의 투자가 이루어지고 있으며, 포집된 CO₂의 약 90% 이상이 석유회수증진(EOR) 방식으로 활용되고 있습니다.
  • 유럽: Innovation Fund 및 각종 지원 정책을 통해 여러 CCS 프로젝트를 진행, 국가 간 네트워크 구축에 힘쓰고 있습니다.
  • 아시아·국내: 한국 역시 ‘탄소중립 2050’ 전략에 따라 동해가스전 활용 CCS 실증사업 등 다양한 프로젝트를 추진 중며, 정부와 민간 투자 확대가 가시화되고 있습니다.

시장 규모

  • 2023년 기준 글로벌 CCS 시장규모: 약 40억 달러
  • 2030년까지 연평균 20% 이상 성장 전망
  • 주요 성장 동력: 탄소중립 정책, ESG 경영 확산

이처럼 CCS/CCUS 기술은 에너지·제조 등 온실가스 배출이 많은 산업군에서 핵심 감축 수단으로 각광받으며, 향후 시장 규모도 꾸준한 성장세를 보일 것으로 전망됩니다.

주요 기업 동향

  1. 글로벌 기업
  • Exxon Mobil: 휴스턴 지역 CCS 허브 구축
  • Shell: 노르웨이 Northern Lights 프로젝트 주도
  • Air Products: 사우디 NEOM 프로젝트 참여
  1. 국내 기업
  • SK E&S: 울산 CCS 실증사업 추진
  • 한국전력: 삼척 블루수소 생산기지 건설
  • 포스코: 제철소 CCS 설비 도입

최근 이슈! COF-999 신소재

타공구조의 COF-999 물질

COF-999란?

COF-999는 UC 버클리의 오마르 야기 교수 연구팀이 개발한 공유결합 유기 프레임워크(Covalent Organic Framework) 계열의 신소재입니다.

  • 특징: 노란 가루 형태로, 내부에 다수의 기공과 아민(NH₂) 그룹이 존재해 CO₂와 강하게 상호작용합니다.
  • 성능: 1g 당 약 2.0 mmol 이상의 CO₂를 포집할 수 있어, 200g 정도의 물질로 나무 한 그루가 1년간 흡수하는 약 20kg의 CO₂를 제거할 수 있다는 연구결과가 있습니다.
  • 안정성: 100회 이상의 흡착–탈착 사이클에도 성능이 유지되어 재사용성이 뛰어납니다.

이러한 성능 덕분에 COF-999는 기존의 DAC(Direct Air Capture) 소재 대비 1.5~2배 우수한 포집 효율을 보이며, 상용화 가능성이 크게 주목받고 있습니다.

 

COF-999의 응용 및 전망

  • 환경 분야: 대기 중 낮은 농도의 CO₂도 효과적으로 포집할 수 있어, 기후변화 대응 및 탄소중립 달성에 기여할 수 있습니다.
  • 산업 연계: 산업 공정에서 발생하는 CO₂를 포집하여 화학 전환 및 재활용하는 데 활용 가능하며, 에너지 소모도 낮아 경제적입니다.
  • 상용화 노력: 오마르 야기 교수 연구팀은 이미 독일의 BASF 등과 협력하여 대량 생산 체계 마련 및 상용화 연구를 진행 중입니다.

COF-999는 비교적 저렴한 원료로 제작 가능하며, 에너지 소모도 적은 점에서 상용화가 가시화된다면 “게임 체인저” 역할을 할 것으로 기대됩니다.


향후 전망과 과제

성장 가능성

  • 2050 탄소중립 달성을 위한 필수 기술
  • 블루수소 생산과 연계한 시장 확대
  • 탄소 자원화를 통한 신산업 창출

해결과제

  • 높은 초기 설치비용
  • 저장소 확보의 어려움
  • 기술 상용화를 위한 제도적 지원 필요

 

결론

탄소포집기술은 기후변화 대응 및 탄소중립 실현에 있어 매우 중요한 역할을 하며, 전 세계적으로 다양한 정책과 투자로 그 적용이 확대되고 있습니다. 특히, 최신 신소재인 COF-999는 높은 포집 효율과 우수한 내구성으로 기존 기술의 한계를 극복할 혁신적인 대안으로 주목받고 있습니다.

이러한 기술 발전과 산업 동향을 바탕으로, 앞으로 CCS/CCUS 분야는 지속적인 성장과 함께 다양한 산업에서 널리 활용될 전망입니다.