[이머징이슈]이산화탄소 포집 재활용(CCU)

기후변화 대응을 위해 더 과감한 온실가스 감축 노력을 이끌어내기 위한 협의가 활발히 진행 중이다. 지난해 말 카타르 도하에서 열린 유엔기후 변화협약 당사국 총회는 2020년부터 모든 국가들이 온실가스 감축목표를 추구하기로 하면서 신기후 변화체체 서막을 예고하고 있다. 반면에 우리나라는 과거 몇 년 동안 이산화탄소 배출량이 계속해서 늘고 있다. 여기에 올 초 논란을 일으켰던 제6차 전력수급기본계획은 많은 석탄화력발전소 신규건설을 예고하면서 배출량은 더 늘어날 것으로 예상되고 있다.

이산화탄소 포집 재활용(CCU)은 신기후 변화체제에서 국가 온실가스 배출량을 획기적으로 줄일 수 있는 기술이다. 배출가스를 포집해 처리한다는 관점에서 이산화탄소 포집 저장(CCS) 기술과 유사하지만 CCU는 탄소를 포집한 이후에 이를 다른 물질로 전환시켜 산업계의 관심을 받고 있다.

많은 국가들이 신기후 변화체제를 대비해 고효율설비, 연료전환, 탄소거래와 같은 다양한 이산화탄소 감축 프로그램을 개발 및 진행하고 있다. 이들은 이산화탄소의 최종적인 제거를 의미하지 않는다. 하지만, CCU는 포집한 탄소를 다른 물질로 전환하고 그 부산물을 탈황제, 비료, 도료 등으로 다양하게 재활용 할 수 있다. 줄이는 것으로 만족해야 했던 이산화탄소를 사라지게 하는 기술로 지구온난화 문제 해결에 기여할 전망이다.

그동안 이산화탄소 감축 및 처리에 대해서는 CCS가 유일한 대안처럼 여겨져 왔다. 하지만 CCS는 포집한 이산화탄소를 바다 밑이나 지하에 폐기·저장해야 하는 만큼 온실가스의 완벽한 처리를 위한 기술이 아니다. 이산화탄소를 사실상 눈에 보이지 않는 곳에 방치하는 것으로 저장능력의 한계, 지역민원 및 2차 오염에 대한 문제가 남아 있어 실현 가능성에 한계가 있었다.

CCU는 이산화탄소를 포집하는데 까지는 CCS와 같지만 이산화탄소를 또 다른 재화로 사용한다는 점에서 다르다. 그동안 `이산화탄소 처리는 비용이다`라는 산업계 공식이 CCU를 계기로 뒤집히고 있다.

대표적인 CCU 방식으로는 이산화탄소를 화학 제품의 원료로 활용하는 법이다. 화학 제품들의 원료가 석유에서 이산화탄소로 바뀌면서 추가적인 온실가스 감축 효과를 거둘 수도 있다. 2차 전지와 연료전지용 전해질 물질로 사용할 수도 있고 LCD 제조 공정에서 세척제로도 활용할 수 있다.

광합성을 이용한 방식도 있다. 이산화탄소 흡수와 성장이 빠른 클로렐라, 플랑크톤 등 미세 조류가 대표적이다. 성장한 미세조류는 바이오 디젤을 생산해 운송부문에서의 온실가스 감축을 유도한다. 친환경적인 방식이지만 미세조류를 성장시키기 위한 공간이 많이 필요해 아직 시범적인 단계에서만 시도되고 있다.

CCS와 비교할 때 한 번에 처리할 수 있는 이산화탄소의 양이 작기는 하지만 입지조건에 대한 제약이나 비용부담의 위험도가 낮아 사업자 입장에서 쉽게 접근할 수 있는 장점이 있다.

국내에서는 대우건설이 최초로 K1/DECO2로 불리는 이산화탄소 제거공법을 개발했다. 이 기술은 극동환경화학이 개발한 특수 알칼리 혼화제를 활용해 미세버블 연속 흡수반응장치로 이산화탄소와 고효율 접촉반응을 일으키는 방식이다. 대우 건설은 이를 특허출원하고 인천환경공단 청라소각장에 시범설비를 구축해 놓고 있다.

청라소각장 CCU 설비는 시간당 3500㎥의 가스를 처리할 수 있는 규모로 하루면 10톤의 이산화탄소를 재활용한다. 이산화탄소를 연속적으로 포집해 재활용 할 수 있고 발전소 및 대규모 산업용 보일러 등에 적용할 수 있다.

특히 대우건설의 CCU 공법은 이산화탄소를 포집한 이후에 별도의 저장 공간이 필요 없어 사업자 비용절감 효과도 있다. CCU 작업을 거친 이산화탄소는 경질탄산칼슘으로 재탄행하고 이는 고부가가가치 제품을 만들 수 있는 무기재료다. 이 부산물은 바로 화력발전소의 황산화물질을 줄이는 탈황제로 쓰일 수 있다. 대기오염의 대표 주자였던 이산화탄소가 다른 대기오염을 방지하는 곳에 사용되는 셈이다. 여기에 가공 공정을 통해 비료, 도료, 안료, 건축자재, 토양개량제 등 다용도로 사용할 수 있어 향후 지속적인 성장이 기대되는 신산업이다.

대우건설은 정부가 올해부터 온실가스 및 에너지 목표관리제를 강화하고 2015년에 배출권거래제를 시행하는 만큼 본격적인 시장 개화가 있을 것으로 보고 있다. 모든 국가가 기후변화대응에 참여하는 2020년 신기후변화체제에서는 세계적으로 100조원에 가까운 시장이 조성될 것으로 전망 중이다.

대우건설 관계자는 “CCU 신공법 개발로 온실가스 감축을 위한 핵심기술을 확보하게 됐다”며 앞으로 대규고 온실가스 배출 사업장에 적용해 지구온난화 문제 해결에 크게 기여할 수 있을 것으로 전망한다“고 말했다.

조정형기자 jenie@etnews.com