CCS, 온실가스 저감 방안

◆비용(cost)
이산화탄소 포집ㆍ저장(CCS, Carbon Capture and Storage)기술이 보급되면 전력단가 인상이 불가피하다. 때문에 CCS가 장착된 대규모 발전시설이 들어서기 전에 CCS비용을 삭감할 수 있는 방안을 강구해야 한다. 비용 삭감 방안 이행은 CCS사용을 증진시킬 수 있는 필수적인 고려 사항이다.

CCS비용의 대부분은 '탄소 포집'에 사용된다. 이산화탄소 1톤을 포집하는 데 20~40달러 정도가 소요된다. 한편 운송 비용은 톤당 10달러 정도며(거리, 파이프라인, 이산화탄소량에 따라 차이가 있음), 저장과 모니터링에는 1~2달러 소요된다. 일각에서는 저장과 모니터링에 톤당 5~10달러 정도의 비용을 제시하기도 한다.

CCS비용은 전력 단가를 인상시킬 수밖에 없다. kWh당 0.02~0.03달러가 추가로 인상될 것으로 보인다. 최근 석탄으로 전기를 생산하는 화력발전소가 발전한 전력 단가는 0.02~0.06달러다. IEA 회원국의 산업용 전력 단가는 0.05~0.06달러다. 민간용은 0.20~0.30달러로 비교적 높다. 따라서 CCS비용은 많은 산업용 전력 단가에 많은 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 민간용 전력 단가의 상승폭은 예상처럼 크지 않을 것으로 보인다. 향후 기술 발달로 CCS비용은 2030년 0.01~0.02달러로 줄어들 수 있다.

CCS사업을 교토 청정개발체제(CDM)로 인정할 것인지 논의되고 있다. 이는 최근 나이로비에서 개최된 의회 모임에서 논의됐지만 이견으로 혼선만 빚었고 내년 11월 회의로 연기됐다. 이에 대한 최종 결정은 2008년 말 내려질 것으로 보인다. 또 다른 문제는 국제적인 관심을 모으는 일이다. 대부분의 CCS사업은 IEA회원국에 국한되어 이행되고 있기 때문이다. 총 31개 사업 중 단 2개 사업만이 IEA 비회원국인 중국과 알제리에서 이행될 뿐이다. 이산화탄소 배출량이 많은 러시아와 중동국가는 물론 신흥개발도상국인 중국과 인도에 CCS사업을 보급할 필요가 있다.
 
◆포집(capture)
산업과 천연가스 공정에서 이산화탄소 분리는 일반적인 과정이지만 발전소에서 이 과정을 이용하는 데는 한계가 있다.

석탄분진을 태우는 발전소가 배출하는 이산화탄소는 '후연소공정(Post-combustion)'에서 포집될 수 있다. 후연소공정은 공기 중보다 산소에서 가능하다. 반대로 가스화복합발전(IGCC)으로 이산화탄소가 '전연소공정(Pre-combustion)'에서 포집될 수 있다. 전연소공정은 수소를 동시에 생산해 기술적ㆍ경제적으로 이점이 있다. 그러나 IGCC기술은 상업화 초기 단계에 머물러 있어 대부분의 신설 발전소는 석탄분진을 계속 이용할 것으로 예상된다.

미국 정부가 추진하는 퓨처젠(FutureGen)은 석탄가스화복합발전(IGCC)과 연소 전 포집 기술을 갖춘 CCS 시험 발전소를 짓는 것을 목적으로 한 주요 국제 사업이다. 대부분의 시험 발전소는 가스화발전소다.

유럽기술강령(ZEPS)는 2020년까지 화석연료를 연소하는 발전소의 이산화탄소 배출량 제로를 추구한다. 유럽의회의 수소/다니아미스 전연소공정사업과 민간 부문 발전소가 이 강령에 해당된다.

신설 석탄 발전소에 '이산화탄소 포집을 위한 후연소공정'의 실험 가동이 요구된다. 기술력은 이미 입증됐지만, 발전소에 접목시킬 다양한 요소들의 규모가 커져야 한다. 이는 유럽연합과 미국에서 계획 중인 석탄가스화복합발전(IGCC)의 보완장치로 이용될 수 있다. 시험 가동에 상당한 비용이 소요되므로 민간ㆍ공공부문의 협력뿐 아니라 국제적 협력이 필수적이다. 기존 결정된 10억달러보다 적을 것이다. 발전소와 작동 비용이 CCS에 드는 비용 때문에 상승할 수도 있기 때문이다.

미래에 갱신할 수 있는 '포집 장치'가 장착된 발전소를 신설하는 것이 가능하다. 이는 새로운 개념으로 개발됐다. 내부의 공간 지각ㆍ부품 디자인의 적합성 판단ㆍ지역의 CO2저장소 접근성을 측정하는 장치들도 개발됐다. 그러나 오래된 발전소들은 아마 장치 갱신에 적합하지 않다. 탄소 배출 완화를 위한 다른 장치들은 연구 중이며, IEA 청정 석탄센터의 이행 협약으로 탄소 배출 완화를 위한 장치들을 연구 중에 있다

'포집 장치'가 장착되지 않은 신설 석탄발전소는 다음 세대에도 계속 CO2를 배출할 것이다. 때문에 석탄분진을 태우는 발전소는 '포집 장치' 설치를 의무화하는 정책 마련이 시급하다. IEA 사무국은 '화석연료연소로부터 발생하는 온실가스에 기술 협동 프로그램을 위한 이행 협약'을 위해 협력해야 한다.
 

발전소 이 외에 철강, 시멘트, 암모니아 공장, 오일샌드 제조공장, 정제소 등 타 산업도 대량의 CO2를 포집 장치가 필요하다. 그러나 CCS와 관계된 사업은 제한되어있으며 개발 초기 단계에 있다.

◆수송(Transport)
파이프라인을 통해 장거리 CO2 운반이 실제 산업을 통해 증명됐다. 탱크로 CO2 운반이 가능하다. 수송 인프라 개발의 주요 과제는 투자를 올리는 것이다.

◆투입과 저장(Injection and Storage)
이산화탄소는 깊은 대수층과 같은 지질 특성을 고려한 지하층(육지와 해저)에 저장된다. 이산화탄소 회수 기술은 오래전부터 상업적인 규모로 작동되고 있다. 석유 및 천연가스 회수 증진을 위해 고갈되거나 채굴되고 있는 유전 및 가스전에 저장하는 방법이 있다. 석탄층 저장은 아직 미숙한 기술단계에 있지만 이산화탄소 처리 방법 중 가장 가격 경쟁력 있는 기술로 평가된다. 이처럼 지하층의 이산화탄소 저장능력을 탐지하기 위한 모니터링 기술 개발과 지하 미네랄과 유동체 사이의 영향력 검증이 요구된다.

300만톤 이상의 이산화탄소는 지하 저장소인 노르웨이의 슬라오네(Sleioner)의 스타토일(Statoil), 캐나다의 웨이(Weyburn)의 엔케나(EnCana), 알제리아의 살라의 소나프라쉬(BP,Sonatrach)로 각각 투입된다. EOR사업에서 이용된 CO2가 4000만~3000만톤 수용할 수 있는 저장소에 투입된다. 이산화탄소 지하 투입의 모든 주요한 프로젝트는 첨부서 2에 개재했다.

이산화탄소를 장기간 저장할 지하 공간의 수용능력에 대한 의문이 제기됐다. 이산화탄소 저장 경험과 저장 모니터링 경험이 없기 때문이다. CO2ReMoVe가 후원하는 EC와 같은 새로운 프로젝트가 CO2저장 모니터링 기술에 도움이 될 것으로 예상된다. 지질학적으로 다른 장소에서도 장기간 저장할 수 있는 실험 프로젝트가 요구된다. 이산화탄소 저장 프로젝트 관리와 재정에 대한 민간 동의를 얻기 위해서 홍보와 공개 발표가 뒷받침돼야 한다. 발표에는 저장 장소 허가 승인, 위험요소에 대한 이해, 누출량, 이산화탄소 감시와 설명 방법, 이산화탄소 감시, 장기간 의무에 대한 책임 등의 기준을 포함하고 있어야 한다.
 

육지와 해양의 지질학적 특성을 고려해 탄소 저장을 위한 법적 규제에 대한 정의가 필요하다. IEA 사무국은 탄소저감포럼(Carbon Sequestration Leadership Forum)과 함께 이 일을 추진한다. 런던협약에서 1996년 의정서의 동맹체결국들은 2006년 11월 2일 해저 지층에 이산화탄소 저장을 위한 국제 환경법의 초안을 마련할 개정안을 채택했다.

CCS사업 보급에 공공 범위의 노력이 필요하다. CCS에 대한 사회적 인식이 기술 발전의 속도에 못 미치고 있기 때문이다.