탄소 배출량 ‘제로’ 만드는 포집기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (236)

최근 뉴스에서 자주 들리는 단어 중 하나는 바로 ‘탄소 제로’입니다. 온실가스로 인한 기후변화에 대응하기 위해 이산화탄소 배출량을 획기적으로 감축하고, 남은 탄소와 흡수되는 탄소량을 같게 해 순배출이 ‘0’이 되게 하는 것입니다.

온실가스 순배출량을 0으로 만들기 위해서는 이산화탄소 배출은 최대한 줄여야 합니다. 또 배출된 이산화탄소는 흡수·처리해야 하는데요. 이를 위해 필요한 기술이 바로 ‘탄소포집’(CCUS)입니다. 오늘은 탄소 중립시대를 맞아 포집기술이 무엇인지 알아보겠습니다.

◆탄소포집(CCUS) 기술이란?

출처= www.alignccus.eu

CCUS는 이산화탄소(Carbon)를 포집(Capture)·활용(Utilization)·저장(Storage)하는 기술을 의미합니다.

이산화탄소는 열(적외선 파장)을 복사하여 방출하기 때문에 대기 온도를 상승시키는 요인이 됩니다. 그렇기 때문에 지구 온도의 상승을 억제하기 위한 가장 효율적인 방법으로 CCUS 기술이 주목받고 있는 것입니다.

포집된 이산화탄소는 운반과정을 거쳐 필요에 따라 저장하거나 다른 목적으로 활용됩니다. 단계별로 어떤 과정을 거치게 되는지 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

◆이산화탄소 포집

출처= www.drax.com

CCUS는 석유화학 및 철강, 시멘트, 정유 공장 등의 시설에서 생성된 불순물 중 이산화탄소만 따로 분리하는 기술입니다.

이산화탄소는 대기 중 분산되는 성질이 있기 때문에 이들 산업공정 시설에서는 이를 걸러내는 기술이 필요합니다.

연소 후 포집기술과 연소 전 포집기술, 순산소 연소 포집기술 등이 있습니다.

연소 후 포집은 흡수제를 이용해 연소 후 배기가스에 포함된 이산화탄소를 분리하는 기술입니다.

연소 전 포집기술은 석탄의 가스화 또는 천연가스의 개질 반응을 통해 합성 가스를 생산한 뒤 수성가스전이반응(water gas shift reaction)으로 수소와 이산화탄소를 포집합니다.

순산소 연소 포집기술 질소 성분을 배제한 순도 95% 이상의 산소와 재순환된 배기가스를 사용해 미분탄을 연소시켜 이산화탄소와 물이 대부분을 차지하는 배기가스를 생성하는 과정에 적용됩니다.

◆포집 후 압축 및 운반

출처=www.u-tokyo.ac.jp

분리된 이산화탄소에 고온의 스팀 가열기로 압력을 가하면 액화합니다. 압축단계에서는 열을 가능한 한 적게 쓰는 것이 중요합니다.

액화된 이산화탄소는 파이프라인이나 트럭, 선박 등을 통해 운반하게 됩니다.

◆저장 또는 활용방법

출처=딜로이트 인사이트

운반된 이산화탄소를 필요에 따라 저장하면 탄소포집저장(CCS), 다른 목적으로 활용한다면 ‘탄소포집활용 및 판매’(CCU)가 각각 됩니다.

CCS는 보통 액화된 이산화탄소를 지하 퇴적층에 매립하여 저장합니다. CCU에서는 이산화탄소를 화학적으로 전환하여 화학제품 원료로 만들거나 플랑크톤 등의 미세조류를 이용해 이산화탄소를 바이오 연료로 바꾸기도 합니다. 칼슘염 등의 광물질과 반응시켜 건축자재를 만들 수도 있습니다.

◆탄소포집저장기술로 합성 가스 생산

합성 가스는 다양한 화학제품의 원료나 전력 발전 등의 에너지원이 되는 혼합기체입니다. 이를 생산하기 위해서는 높은 열을 가하는 과정에서 이산화탄소가 배출됩니다.

한화솔루션은 합성 가스 생산 시설에 이산화탄소를 반복해 다시 쓰는 ‘탄소포집 및 저장’(CCU) 기술을 적용해 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있게 되었습니다.

이렇게 탄소포집저장기술로 만들어진 합성 가스는 석유 및 가스 등 천연자원의 고갈에 대비해 탄소 배출량을 줄인 신재생 에너지로 주목받고 있습니다.

전 세계적으로 기후변화에 대응하기 위한 다양한 탄소 감축 정책 및 기술의 연구가 적극 이뤄지고 있습니다.

한화솔루션은 CCU뿐만 아니라 재생 에너지의 전력 사용 비율을 점차 확대하여 온실가스 배출량을 획기적으로 줄여나갈 계획입니다. 오는 2050년 탄소 제로(0)를 목표로 지속가능한 지구를 위해 노력하는 한화솔루션을 지켜봐 주기 바랍니다.

한화솔루션 블로거

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