지구를 살리는 ‘탄소자원화 국가전략프로젝트’
탄소, 고부가가치 자원으로 재탄생

뉴질랜드 해안에서 죽은 고래들이 바다로 돌아가지 못하고, 고래 뱃속에 천 개가 넘는 플라스틱 조각이 들어 있고, 곤충들이 사라지고 있다는 외신을 본다. 미세먼지는 이제 일상이 되어버렸고 수많은 발전시설과 공장에서 나오는 온실가스와 차량 배기가스 등은 기후변화를 가속시키고 있다. 이에 2015년 12월 파리에서 개최된 제21차 기후변화총회에서는 신기후체제(POST-2020)를 합의하고, 2016년 11월 신기후체제가 발효됨으로써 전세계 각국은 온실가스 감축 목표 달성과 산업경쟁력을 확보할 수 있는 기술혁신 및 온실가스 추가감축 수단의 개발이 필요하게 되었다.
2018년 12월 폴란드 카토비체(Katowice)에서 제24차 유엔기후변화협약 당사국총회 (UNFCCC COP24, 이하 COP24)가 개최될 예정이다. 이번 COP24에서는 파리협정의 전면 이행을 담보하기 위한 주요 결정사항들을 채택하고, 각 국가별 감축 약속의 효과적 이행을 위한 촉진적 대화를 추진하며, 온실가스 중립(CO2 배출과 토양이나 숲을 통한 흡수)에 대한 공론화 등이 진행 될 예정이다. 이러한 기후변화 대응, 온실가스 감축 등의 글로벌 메가 트랜드에 맞추어 우리 정부는 2016년 8월‘제2차 과학기술 전략회의’에서 대한민국 미래를 책임질 9대 프로젝트를 선정, 이중 국민 행복과 삶의 질 제고를 위한 프로젝트 중 하나로 ‘탄소자원화 국가전략프로젝트’를 제시했다.

 

▲ 탄소자원화 국가전략프로젝트 사업단 구성

온실가스 감축, 현실에 맞는 탄소활용 기술로 적극 대응

▲ 이경훈 탄소자원화 국가전략프로젝트 사업단장

온실가스 감축을 목표로 2017년 7월 범 부처 국가프로젝트로 출범한 ‘탄소자원화 국가전략프로젝트 사업단(단장 이경훈)’은 이미 발생된 탄소를 자원으로 활용하는 탄소자원화 기술을 개발하고 있다. 탄소자원화 국가전략프로젝트는 기존의 이산화탄소를 포집·저장하는 기술인 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술에서 한 걸음 더 나아가 이산화탄소 등 탄소원을 자원화하는 CCU(Carbon Capture&Utilization) 기술 차원의 실증화 연구가 주목적이다.

CCU기술은 기술과 시장메터니즘에 기반한 실질적인 온실가스 감축 수단으로써 온실가스 감축과 관련 신산업 창출을 위한 공익성 연구이며, 국민의 삶의 질을 제고할 수 있는 현실적인 대안이기에 정부와 민간의 많은 관심과 지원이 필요한 연구분야다.

탄소자원화 국가전략프로젝트는 ‘탄소전환 플래그십’과 ‘탄소광물화 플래그십’으로 구성되어 있으며 국내 최고수준의 학계·연구계·산업계 연구인력들이 연구를 수행하고 있다.

이경훈 단장은 “CCS 기술은 세계적으로 많은 국가가 관심을 갖고 개발한 분야다. 하지만 높은 투자비용 대비 위험이 크고 저장 및 수송과정에서의 안전성 확보가 어려운 여건 때문에, CCUS 기술 개발이 더욱 중요시되고 있다”고 설명했다.

실제 미국의 경우 CCUS에서 활용가능한 원료를 조사한 결과 2030년까지 70억 톤의 이산화탄소를 활용할 잠재력이 있다고 판단, CCUS 기술 개발을 위한 예산을 증가하는 추세다.

탄소전환 플래그십·탄소광물화 플래그십
‘탄소전환 플래그십’은 현재 단순 연료로 활용하거나 버려지고 있는 산업 부생가스 내 일산화탄소(CO)를 선택적으로 분리·정제한 후 이를 화학촉매 전환을 통해 메탄올, 올레핀 등 부가가치 높은 화학물질로 전환하는 연구다.
 

▲ 탄소전환 플래그십 기술

‘탄소광물화 플래그십’은 발전소 등 배기가스 중의 저농도 CO₂와 발전회 등 산업부산물을 활용하여 탄산염을 제조하고, 폐광산 채움재 실증 및 요소기술을 활용한 고부가 제품을 생산하는 연구다.
 

▲ 탄소광물화 플래그십 기술

이러한 연구는 기존의 신재생에너지와 같은 탄소저감 기술 개발에서 한걸음 더 나아가 발생된 탄소를 자원으로 활용하는 탄소자원화 유망기술의 조기 실증.상용화 및 신산업 창출을 통한 온실가스 감축에 크게 기여할 것으로 전망된다. 기존 국내 기후변화대응 원천기술(TRL2~3)들은 실증연구를 통한 상용화의 한계성을 가지고 있다.

 

이에 비해 본 프로젝트는 상용화를 위한 사업 기획을 비롯하여 실증연구에서 한걸음 나아가 산업화를 통한 탄소자원화분야 생태계 조성을 목표로 추진한다. 또한 기술을 통해 온실가스(탄소자원)를 제품화하여 기후변화 심각성에 실질적으로 대응한다. 이러한 프로젝트를 통하여 국민의 행복, 삶의 질 제고를 위한 공익적 목표가 달성되기 위해서는 국민의 적극적인 관심과 정부의 투자 및 참여기업에 대한 인센티브가 뒷받침되는 정책적 제도지원이 필수적이다.

연간 2500만 톤 온실가스 감축, 연간 16조원 경제적 가치 기대
탄소자원화 국가프로젝트가 계획대로 진행된다면 그 가치는 2030년 기준 온실가스는 연간 2500만톤을 감축할 것으로 보이며, 경제적 가치 창출은 연간 16조원에 달할 것으로 기대하고 있다.

탄소전환 기술의 기대효과로는 철강 및 화학산업의 경쟁력이 강화되며, 온실가스 감축 효과도 볼 수 있다. 또한 기존의 석유화학 에너지 자원을 대체할 수 있는 미래자원의 활용기술 확보로 탄소자원화 기술 분야의 최고 선도국으로 진입이 가능하다. 또한 국내 탄소자원화 기술 기반의 연료 및 화학소재로의 전환시스템은 2020년부터 본격적으로 성장할 것으로 전망되는 탄소자원화기술 연구인력의 선행적 공급이 가능하다.

 

▲ 복합탄산염 제조 미니 파일럿 시스템

탄소광물 기술의 기대효과로는 부산물 재활용 및 고부가가치화, 환경오염 예방, 신산업 창출 등이 있다. 국내외 기존기술과 차별성이 확보됨에 따라 중소기업 및 중견기업에서 사업화 가능한 실용화 기술들로 발전산업의 지속적 성장이 가능하다. 또한 경제성과 온실가스 감축이 실증된 공정기술을 해외로 수출하면 경제적 부가가치는 매우 클 것으로 예상된다.

즉 유무기복합소재, 친환경 고품질 제지, 폐기물 안정화 처리기술, 친환경 고성능 시멘트 제조 기술 등 산업전반에 걸친 원천기술 확보가 매우 중요하다.

 

▲ 메탄올 합성 미니 파일럿 시스템

민간기업 정부지원 제도 등 추진동력 아쉬워
현재 국가전략프로젝트 중 하나인 탄소자원화 프로젝트는 민·관이 동시에 참여해 진행되고 있다. 전체 사업비가 정부지원금인 미세먼지·인공지능 등의 프로젝트와는 다르게 탄소자원화는 민간기업 참여를 전제로 하고 있다. 그러나 많은 비용을 투자해야 하는 참여기업들에 대한 정부지원 제도와 방안이 마련돼 있지 않아 기업들의 참여 촉진방안이 요구되고 있다.

이에 대해 이경훈 단장은 “기업들은 경제활동의 주체로 당장은 아니더라도 추후 경제성이 확보되어야 행동으로 옮긴다. 현재 한국남부발전, 한국지역난방공사, 한일시멘트 등이 연구에 참여하고 있으나 참여기업에 대한 인센티브 제도가 마련되지 않으면 장기적으로 탄소자원화 기술을 개발하는데 있어 걸림돌이 될 우려가 크다”며, “이 문제로 연구개발에 힘써야 할 황금시기를 놓친다면 국가적으로 매우 큰 손실이 될 것”이라고 말했다.

 

[환경미디어= 김한결 기자]

 

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