탄소중립과 이산화탄소 포집 및 활용・저장(CCUS)의 역할

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1. 2050 대한민국 탄소중립 시나리오와 CCUS

지난 10월 18일에 탄소중립 최종안이 발표되었다. 탄소중립위원회(CBAM, Carbon Border Adjustment Mechanism)*[efn_note]관계부처 합동(2021), 2050 탄소중립 시나리오안[/efn_note]는 2021년 8월 탄소중립 초안에서 제시된 3개의 시나리오 안을 검토하여 조정한 뒤에 2개 안을 최종안으로 심의・의결하였다. 탄소중립(net-zero)을 달성하지 못하는 대안이 포함되어 있던 초안과는 다르게 최종안 두 가지는 모두 2050년에 국내 순 배출량을 0으로 하는, 탄소중립을 달성하는 것으로 설정하였다. 석탄화력발전은 두 대안 모두에서 중단하는 것으로 설정하였고, A안은 가스 복합화력까지 포함하여 화석연료 발전을 전면 중단하는 대안으로, B안은 일부 천연가스 발전소를 운영하면서 이산화탄소 포집 및 활용・저장(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)을 적극적으로 활용하는 안으로 설계되었다. 2050 탄소중립 최종 A안의 CCUS를 통한 이산화탄소 감축량은 연간 5,510만 톤CO2eq 이며, B안의 감축량은 8,460만 톤CO2eq*[efn_note]이산화탄소 환산톤(톤CO2equivalent)[/efn_note]로 탄소중립 실현을 위해 CCUS의 역할이 매우 중요한 상황이다.

당초 2020년 말에 발표된 「대한민국 2050 탄소중립 전략(LEDS)」*[efn_note]파리협정에 따라 작성한 2050년 장기 저탄소 발전전략(Long-term Low greenhouse gas Emission Development Strategy)[/efn_note]에서도 CCUS를 감축 효과가 큰(유리한) 탄소중립 실현 수단으로 적시하였으며, 다만 기술 성숙도는 보통, 감축 비용 측면에서는 불리한 수단으로 평가하였다. LEDS에서는 2030년까지 약 천만 톤CO2eq를 감축할 수 있는 CCUS 기술개발 및 실증기반 조성을 목표로 하였으며, CCUS 확대를 위해 “CCUS의 비용 하락, 대규모 저장소 및 사회적 수용성 확보, 규제와 인센티브의 병행을 통한 충분한 시장 유인책 형성”이 중요할 것으로 보았다. 특히, 기존 발전원은 CCUS 기술 적용을 전제로 하였고 “CCUS와 결합한 화석연료 기반의 발전원도 재생 에너지의 간헐성을 보완하는 중요한 백업 설비”로서의 역할을 기대할 수 있다는 점을 전략으로 명시하였다. 그러나 앞서 정리하였듯이 이번에 발표된 탄소중립 최종안에서는 두 시나리오 모두 석탄발전은 전면 중단하는 것으로, A안의 경우 천연가스 발전도 중단하는 것으로 설정되어 이러한 LEDS의 전략은 더 이상 유효하지 않다.

2050 탄소중립 시나리오 최종안에서 전환 부문의 배출을 대부분 줄이는 것으로 계획되었음에도 2050년 탄소중립 실현을 위해 CCUS의 역할이 강조된 원인은 산업과 농축수산 등 여러 노력에도 탄소 배출량을 0으로 만들기 어려운 부분이 존재하고, 마땅한 탄소 역배출(음의 탄소배출, negative emission) 수단이 없기 때문이다. B안의 경우 직접공기포집(Direct Air Capture, DAC)으로 740만 톤CO2eq를 감축(포집)하는 것이 포함되어 있는데, 토지 이용의 특성상 감축량이 한정될 수밖에 없는 흡수원과 DAC를 제외하면 효과적으로 순 탄소배출을 줄일 수 있는 다른 탄소 역배출 수단이 없다.

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탄소중립 최종안에서 검토한 CCUS 처리량은 포집 및 저장이 국내외 해양 지층 등을 활용하여 최대 6,000만 톤CO2eq, 포집 및 활용이 광물 탄산화, 화학적 전환, 생물학적 전환 등을 통해 최대 2,520만 톤CO2eq이다. 우리나라는 포집한 탄소를 저장하기에 유리한 지질학적 조건을 가지고 있지는 않기에 앞으로 이와 같은 CCUS 목표를 달성하기까지 많은 어려움이 있을 것으로 예상된다. 이러한 어려움을 효과적으로 극복하고 CCUS를 통해 탄소중립을 실현하기 위해 우리에게 필요한 것은 무엇일까? 먼저 영국이 수립한 탄소중립 전략과 CCUS 활용 방안을 간략하게 살펴보았다.

2. 영국의 탄소중립 전략과 CCUS 활용 방안

여러 유럽연합 국가들은 기후변화에 적극적으로 대응하는 정책을 펼쳐왔으며, 현재는 연합에서 탈퇴한 상태지만 영국도 예외는 아니다. 영국은 2008년에 기후변화법(Climate Change Act)을 제정하였으며, 2019년 5월에 초기에 설정되어 있던 1990년 대비 이산화탄소 배출량 80% 이상 저감이라는 목표를 탄소중립(Net Zero)으로 변경하였다. 변경 이후 발표된 2020년 경과보고서(“Reducing UK Emissions, Progress Report to Parliament 2020”)에서는 탄소중립을 위한 시사점 도출 차원에서 2008년 이후의 성과와 시사점을 분석하였으며, 그 결과를 바탕으로 영국의 탄소중립을 위해서는 자원 및 에너지 효율 향상, 육류 소비 제한, 여행 자제 등과 같은 사회적 선택, 광범위한 전력화, 수소경제 활성화, 이산화탄소 포집 및 저장, 농업과 토지이용의 변화, 대기 중 탄소 제거와 같은 이행 수단을 정리하였다. 아울러 이러한 이행 수단에 대해 다음의 그림과 같은 시기별 로드맵을 함께 발표하였다.
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위 표에서 확인할 수 있듯이, 영국도 탄소중립 실현을 위하여 CCUS를 주요한 수단으로 상정하고 있다. 우리나라 탄소중립 시나리오에서도 확인할 수 있는 산업과 인프라 부문에서의 CCUS 활용 외에 영국의 로드맵에서 주목할 만한 부분은 블루수소(CCS와 연계한 추출수소)와 바이오에너지와 결합한 CCS(BECCS)의 활용이다. 특히, 우리나라와 마찬가지로 영국도 상당한 규모의 탄소 역배출(negative emissions)이 필요할 것으로 전망하였고, 이에 바이오에너지의 탄소중립 특성을 활용하여 대규모 역배출 수단으로 활용할 수 있는 BECCS를 적극적으로 검토하고 있다. 영국의 CCUS 예상 저감량(포집 및 저장・활용량)은 2050년 기준 7,500만~1억 7,500만 톤CO2eq로 우리나라보다 이산화탄소 총배출량이 적음에도 CCUS를 더 적극적으로 활용하는 계획을 수립하였으며, 이는 영국이 탄소중립에 있어 CCUS를 활용할 유인이 더 큰 환경이기 때문으로 판단된다.
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3. CCUS 활성화를 위한 정책 수단

그렇다면 우리나라에서 CCUS를 성공적으로 사업화하고 활성화하는 데 필요한 과제는 무엇이 있을까? 우선 체계적이고 효과적인 기술개발이 꾸준하게 진행되어야 한다. CCUS 기술은 한창 개발 중인 단계로 성숙단계에 이르기까지 부단한 노력이 필요하다. 마침 우리나라는 지난 6월 15일 「이산화탄소 포집・활용(CCU) 기술혁신 로드맵(안)」을 수립하여 발표하였다. 다만 여기에 포집한 탄소의 운송과 저장에 대한 기술개발 로드맵은 포함되어 있지 않은데, 2050 탄소중립 최종안에 포집 및 저장(CCS)이 6,000만 톤CO2eq으로 설정된 만큼 운송과 저장 기술에 대한 로드맵도 빠르게 수립할 필요가 있다.

경쟁력 있는 기술의 확보는 기본적인 “필요조건”이라고 할 수 있다. 그런데 기술을 확보하더라도 CCUS가 에너지 시스템과 산업에서 자연스럽게 활용될 수 있는 “시장”과 환경이 조성되지 않는다면, CCUS의 보급과 확대는 상당히 오랫동안 인위적으로 진행될 수밖에 없으며 선순환 구조를 만들 수 없을 것이다. 따라서 CCUS 시장 형성을 위한 정책적 지원이 필요하며, 기술개발 단계에 따라 적합한 정책 수단을 활용할 필요가 있다. 국제에너지기구(IEA)에서 매년 발행하는 에너지기술전망(Energy Technology Perspectives)의 2020년 CCUS 특별보고서에서 직관적이면서 활용도가 높은 “CCUS 기술 성숙도별 정책 수단”을 제시하였다. 이 그림에서는 포집, 운송, 저장, 이용으로 분류된 각 기술의 현재 성숙도와 함께, 기술 성숙도별 활용할 수 있는 정책 수단 8가지를 소개하고 있다.
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위 표에 소개된 8가지의 정책 중에서 앞서 언급한 기술개발(innovation and R&D)을 제외한 일곱 가지를 간략하게 정리하면 다음과 같다.

7가지 정책

1. 규제/의무화 제도(regulatory standards and obligations)
전력시장의 RPS제도와 같이 생산자에게 의무를 부과하여 CCUS를 활용토록 하는 정책

2. 수요측 수단(demand-side measure)
CCUS를 포함한 저탄소/무탄소 공정으로 만들어진 재화만 공공 조달을 할 수 있도록 규제(탄소국경조성 정책도 여기에 포함)

3. 시장 메커니즘(market mechanism)
인증서나 의무 할당량, (검증된) 탄소 저장량이 시장에서 거래될 수 있도록 제도 운영

4. 리스크 저감(risk mitigation)
CCUS 사업자가 사업자금을 더욱 쉽게 또는 유리한 조건으로 조달할 수 있도록 재정지원제도 마련, CCUS 사업 리스크를 공공 부문에서 나누어 부담

5. 운영 보조금(operating subsidy)
탄소 포집/이용/저장량에 따라 조세 부담 경감, 차액결제(contracts-for-difference) 제도, 차액보조(feed-in-tariff) 등 보조금 직접 지원

6. 자본금 지원(capital grant)
대상 CCUS 사업에 자본금 직접 지원(출자)

7. 탄소 가격제(carbon pricing)
탄소세, 배출권거래제 등 CCUS 사업의 수익성을 향상시킬 수 있는 가격 제도 운영

이상의 정책 수단 중에서 배출권거래제는 이미 우리나라에서 시행하고 있으나 CCUS에 특화된 다른 정책 수단은 아직 시행하고 있지 않다. 규제/의무화 제도에서부터 직접적인 자본금 지원까지 소개한 CCUS 지원 정책 모두 우리나라에서 시행해볼 수 있는, 검토할 가치가 있는 정책이며, 해외자원개발이나 신・재생에너지 등 에너지 분야에 이미 활용한 사례도 어렵지 않게 찾아볼 수 있다. 따라서 상기 일곱 가지 정책 수단을 기준으로, 기존 사례를 분석하여 정책 운용 과정에서 나타난 문제점을 확인하고, CCUS 사업에 적용했을 때 예상되는 문제를 보완하여 지원 정책을 마련한다면 선순환 구조를 만들어내는 CCUS 사업 및 산업 생태계를 조성할 수 있을 것이다.

우리나라는 저장소를 제외하면 CCUS 사업을 추진하기 좋은 조건이라고 할 수 있다. 석탄화력이나 가스복합화력과 같이 CCUS를 적용할 수 있는 기존의 에너지 자산이 충분하며, 경제 성장에 따라 에너지 수요도 꾸준할 것으로 전망되고, 국내 에너지 잠재량은 부족한 편이며, 에너지 다소비 산업이 주력 산업을 구성하고 있다. 더욱이 2050 탄소중립이나 2030 국가 온실가스 감축목표(NDC) 상향 등 적극적인 기후 정책을 펼치고 있다. 따라서 우리나라에 있어 CCUS 활성화는 선택이 아닌 반드시 이뤄야 하는 당면과제이다. 앞서 소개한 영국의 사례와 같이 선발국의 정책을 벤치마크하고, 여러 가지 지원 정책을 효율적으로 운용하여 2050 탄소중립 최종안에서 설정한 CCUS를 통한 감축량 목표를 달성할 수 있기를 기대해본다.

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김진수 교수 - 한양대학교 자원환경공학과

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