연료를 만들기 위해 공기에서 이산화탄소를 포집하는 기술이 많은 관심을 끌고 있다. 비용은 얼마이며 다른 이산화탄소 제거 방법과 어떻게 비교되는가
연료를 만들기 위해 공기에서 이산화탄소를 포집하는 기술이 많은 관심을 끌고 있다. 비용은 얼마이며 다른 이산화탄소 제거 방법과 어떻게 비교되는가
  • 김성빈 기자
  • 승인 2019.10.29 10:40
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대기에서 이산화탄소를 제거하기 위한 Carbon Engineering의 설계 중 하나를 보여주는 그림 사진=Carbon Engineering
대기에서 이산화탄소를 제거하기 위한 Carbon Engineering의 설계 중 하나를 보여주는 그림 사진=Carbon Engineering

[퓨처타임즈=김성빈기자] 연료를 만들기 위해 공기에서 이산화탄소를 제거하는 기술이 많은 관심을 끌고 있다. 그러나 비용은 얼마이며 다른 이산화탄소 제거 방법과 어떻게 비교될까?

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)에 따르면 산업화 이전 수준보다 1.5°C로 온도 상승을 제한하려면 세계는 대기에서 배출량을 줄이고 이산화탄소 (CO2)를 제거해야 한다. 나무를 심고 식물과 토양에 탄소를 저장하는 농업 관행을 개선함으로써 이산화탄소를 제거 할 수 있으며, 대기나 화석 연료 배기 가스에서 이산화탄소를 포획하는 기술도 일부 영향을 미칠 수 있다.

직접 공기 포집 DAC (direct air capture)은 새로운 기술이지만, 캐나다 회사인 카본 엔지니어링 (Carbon Engineering)이 만든 프로토 타입 시범 공장은 2015년부터 공기에서 CO2를 추출 및 정제하여 2017년부터 연료로 전환했다. 이 공장은 BHP, Bill Gates 및 Chevron을 포함한 유명 투자자들의 지지를 받고 있다.

온실 가스 기술 협력 연구 센터의 화학 엔지니어이자 전 수석 기술자인 배리 후퍼(Barry Hooper)는 직접 공기 포집 DAC(direct air capture) 기술이 장거리 항공 여행과 같은 "포집하기 어려운" 배출원에 유용 할 수 있다고 말했다.

"대기에서 배출 된 이산화탄소로 제트 연료를 만들 수 있다면, 그것이 태워서 대기로 되돌아 갈 때 탄소 중립적 상황에 처하게 된다." 라고 그는 말했다.

에너지 집약적인 프로세스

공기에서 CO2를 사용하여 연료를 생산하려면 많은 에너지가 필요하지만, 공정에 전력을 공급하기 위해 태양 전지 판이나 풍력 발전을 사용하면 비용이 절감되지만 비용이 많이들 수 있다.

예를 들어 Carbon Engineering의 공정은 알칼리성 용액에 공기에서 CO2를 용해시켜 탄산염을 형성한 다음 고체 염으로 전환하고 900°C 이상으로 가열하여 연료 생산을 위한 순수한 CO2를 생성한다. DAC기술이 전 세계 온도 상승을 제한하는 데 주도적인 역할을 하면 에너지 소비가 급증 할 수 있다. 최근 연구에 따르면 2100년에 DAC 기계는 전 세계 총 에너지 수요의 절반 이상인 최대 300개 (8,330만TWh 이상)의 실험이 필요할 수 있다.

연구 저자인 Ajay Gambhir는 "2°C 미만의 시나리오에서 대규모의 DAC를 구축하려면 많은 열과 전기가 필요하며 CO2 흡착제 생산을 위한 주요 제조 노력이 필요하다. 자원의 의미를 이해하기 위해 필요하다" 고 말한다.

이에 대응하여 연구원들은 대기 탄소를 연료로 전환하는 보다 에너지 효율적인 방법을 연구하고 있다. 토론토 대학교(University of Toronto)가 최근 개발한 한 공정은 양극 성 막 전해기를 사용하여 용해 된 탄산염을 직접 CO2로 변환하여 가열 단계를 차단함으로써 에너지를 절약한다. 전해조 내의 은계 촉매는 추출 된 CO2를 합성 가스로 변환하여 제트 연료 또는 플라스틱을 제조하는데 사용될 수 있다.

호주 환경 대학 Lara Harland의 엔지니어 부 국장에 따르면, 에너지 입력 단위당 상당한 출력이 새로운 DAC 기술의 성공의 열쇠가 될 것이다.

직접 공기 포집 vs 탄소 포집 및 보관

환경 공학 컨설턴트 및 엔지니어 Grant Scott 부사장에 따르면 탄소 포집 및 저장 (CCS) 기술을 사용하여 산업 배기 가스에서 CO2를 제거하는 것이 원천에서 멀리 떨어진 곳에서 공기를 빨아들이는 것보다 더 큰 영향을 미친다. 모든 화석 연료 공장은 공기보다 약 200 배 더 많은 이산화탄소를 배출한다. 시멘트, [갈색] 수소 및 암모니아 플랜트는 거의 순수한 CO2 배출량을 가지며 이는 공기보다 2000 배 더 많은 CO2 배출량을 나타낸다.

CCS 기술은 수십 년 동안 사용되어 왔으며 유럽과 미국에서 매년 수십만 톤의 이산화탄소를 제거하고 저장하는 데 사용되었다. DAC는 아직 이러한 규모로 배포되지 않았다. Carbon Engineering 파일럿 플랜트는 하루 약 1톤 (0.9톤)의 CO2 또는 연간 약 330톤을 포집하여 정화한다.

CCS 및 DAC 기술 비용에도 상당한 차이가 있다. 후퍼(Hooper)는 새로운 종류의 용매를 사용하여 CO2를 흡수하는 CCS 기술을 상용화하는 과정에 있다. 그는 자신의 공정이 이산화탄소 톤당 약 35~50달러의 비용이 든다고 말했다.

이에 비해 Carbon Engineering은 작년에 줄 (Joule)에서 DAC 프로세스 비용이 톤당 138달러에서 340달러이고 다른 문헌에서는 DAC 프로세스가 톤당 73달러에서 1468달러 사이 일 수 있다고 추정했다.

올바른 균형 찾기

IPPC는 지구 온난화를 1.5°C로 제한하는 순 CO2 배출 감소 모델에는 에너지 및 자원 강도 저하, 탈 탄화 속도 및 CO2 제거에 대한 의존도 사이의 “다른 균형” 에 도달하는 완화 조치 포트폴리오가 포함되어 있다고 언급했다.

후퍼(Hooper)는 DAC가 틈새 CO2 제거 기술로 자리를 잡을 수 있지만 탄소를 포획하고 지질 구조에 저장함으로써 장기적인 감소가 크게 지속될 것이라고 말했다. 그는 이산화탄소 제거 기술이 재생 에너지로의 전환과 공존 할 수 있다고 덧붙였다. “병행으로 할 수 있고 함께 살 수 있었다. 그들은 둘 중 하나 일 필요는 없다”라고 말했다.

Harland는 배출 증가를 막고 배출을 초과하는 탄소 제거를 위해 가능한 모든 수단을 배치하는 것이 중요하다는 점을 강조했다. Harland는 “모든 기술이 무기에 포함되어야 하며 DAC도 예외는 아니다. 그러나 화석 연료를 계속 연소시키는 것은 만병 통치 약이 아니다”고 말했다.


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