CCUS, 2030 기후위기는 못 구원하리라

[뉴스펭귄 임병선 기자] 탄소중립 기본계획 초안에서 산업 부문 감축은 줄어들고 대신 CCUS 기술이 감당해야 할 부분이 늘었다. 하지만 CCUS는 2030년에도 실험 단계라 감축 효과가 없다는 지적이 나온다. 

최근 정부의 ‘탄소중립·녹색성장 기본계획(이하 기본계획)’ 초안이 공개되고 최동진 기후행동변화연구소 소장은 “기대도 안했었다”고 <뉴스펭귄>에 말했다. 전문가뿐 아니라, 한국의 탄소중립 정책을 기다렸던 시민들도 각자의 실망감을 표출했다.

‘탄소중립 녹색성장 기본계획 공청회’에서 시민들은 온실가스 감축 목표 상향과 기업 책임 강화를 외쳤다. 피켓으로 가려진 단상 위에 선 김상협 탄소중립녹색성장위원회 위원장은 "오늘 젊은 분들이 외치는 함성, 분노, 좌절에 공감한다"며 "이 공청회를 통해 공유되는 건 정부의 안이며, 이제부터 국민의 뜻을 겸허히 여쭙겠다는 뜻”이라고 말했다. 그 자리에 공동위원장 한덕수 총리는 없었다. 22일 한국과학기술회관에서 열린 ‘탄소중립 녹색성장 기본계획'의 현장 풍경이다.

갈등을 바라보는 시선에는 두가지가 있다. 부딪힌 둘 중 하나가 이기길 바라거나, 다른 하나는 부딪힌 당사자들끼리 변화를 만들어내길 원하는 것이다. <뉴스펭귄>은 위원회가 약속 국민의 뜻을 잘 받아들여 변화가 나타날지, 탄소중립 기본계획을 둘러싼 이야기들을 보도한다.

2030년까지 온실가스 40% 절감, 2050년까지 탄소중립 달성은 한국 모든 사람의 목표다. 2030년 국가온실가스감축목표(NDC)의 불확실성을 늘렸다고 평가받는 이산화탄소 포집 및 이용 · 저장(CCUS) 기술의 현 상태를 조명한다.

CCUS는 무엇인가

정부는 탄소중립녹색성장 기본계획을 통해 2026년부터 CCUS라는 기술로 이산화탄소를 줄일 예정이다. 규모는 2026년 첫해에 40만톤, 2030년에는 연간 1120만톤을 감축한다. 2021년 12월 정부가 발표한 국가온실가스감축목표(NDC)에 비해 CCUS가 감당할 목표치가 2030년 기준 90만톤 늘었다.

CCUS는 인간의 경제활동에서 발생하는 이산화탄소를 따로 모은 다음 사용하거나, 다시 공기 중으로 빠져나오지 못하도록 저장하는 기술이다. CCUS는 모은 이산화탄소를 활용하는 CCU와 안전한 곳에 저장하는 CCS를 통칭하는 단어다. 하지만 둘의 결과는 엄연히 다르다.

이산화탄소를 모으는 단계에서는 CCU와 CCS가 같은 과정을 공유한다. 이산화탄소 포집은 시점에 따라 연소 후 포집, 연소 전 포집, 연소 중 포집 3가지로 구분된다. 그 안에서도 재료, 기술 수준이나 비용, 생산되는 기체 등에서 많은 차이를 보이지만 기본적으로 뭔가를 생산할 때 이산화탄소를 모으기 위한 방안이라는 점은 같다.

일반적으로 CCUS의 실효성에 대한 의문은 이산화탄소를 포집한 다음 단계에서 제기된다. 어렵게 모은 이산화탄소가 손쉽게 공기 중으로 다시 빠져나간다면, 여기에 들인 노력과 비용 등이 의미가 없어지기 때문이다.

CCS는 모은 이산화탄소를 저장(Storage) 혹은 격리(Sequestration)하는 것이다. 공기 중에 다시 유출되지 않게 하기 때문에 ‘격리’라는 표현을 함께 쓴다. 이산화탄소 저장은 쉽게 말해 이산화탄소를 액체로 만든 다음 아주 깊은 땅 속에 주입하는 것이다.

이산화탄소를 안정적으로 저장하려면 800m 깊이 이하 지반에서 저장소를 찾아야 한다. 이 깊이 아래에서는 높은 기압 때문에 이산화탄소가 액체와 기체 중간 상태로 변하면서 장기적으로는 고체화될 수 있다. 

저장소를 찾았다면 액화한 이산화탄소는 저장소 속 빈 공간에 넣거나, 우리가 활용하는 지하수보다 훨씬 아래 있는 ‘대수층’이라는 땅속 물길에 삽입한다.

이산화탄소 저장이 활발하게 쓰이려면 너무 많은 비용을 들이지 않으면서 저장소를 찾고, 이산화탄소를 주입할 수 있어야 한다. 또 저장 공간의 주변 암석의 재질 등 이산화탄소가 빠져나오지 못하게 만드는 조건이 필수적으로 갖춰져야 한다.

CCU는 모은 이산화탄소를 활용(Uitilization)하는 기술이다. 이산화탄소를 다른 물질로 변환하면 연료로 쓰거나 시멘트 등 일부 건축자재를 생산할 때 활용할 수 있다.

이번 기본계획에는 상세한 CCU 활용 분야가 설명된 바가 없다. 다만 2021년 10월 발표된 탄소중립 시나리오에는 포집된 이산화탄소를 플라스틱이나 항공유 같은 화학제품 합성, 화력발전소 유류지 등에 조류 배양, 건설자재 생산 등에 쓴다고 기재돼 있다.

이산화탄소는 안정적인 물질이기 때문에 다른 물질로 변환할 때 에너지가 많이 필요하다. 활용처에 따라 다르지만 현재로서 경제성이 낮고, 전력을 생산하는 연료가 화석연료에 집중돼 있어 탄소배출 면에서도 불리하다.

구원자 아닌 다음 세대 위한 임시방편

CCUS가 2030년 탄소 저감 목표에 포함되면 안 된다는 의견은 NDC가 발표된 때부터 이어져 왔다.

기본계획에서 CCUS 감축분 상향에 대해 한국화학연구원 소속 최지나 연구원은 기본계획 공청회를 통해 CCUS 기술은 장기적인 계획으로 봐야 하며, CCUS보다 이미 검증된 기술에 예산을 투입해야 한다는 의견을 밝혔다.

최 연구원은 “탄소중립 시나리오에서 CCUS 기술은 사실 불가피하게 발생된 이산화탄소의 사후 처리의 유일한 기술적 경로지만 한국에서는 아직까지 유효한 감축 성과를 내지 못하고 있는 것이 현실”이라며 “그는 CCUS라는 사업 자체가 외부 환경 영향을 많이 받기 때문에 2050년 탄소중립 사회를 목표로 개발해야 하는 기술”이라고 말했다. 사실 상 2030년에 쓸 감축 수단은 아니라는 말이다.

이어 CCUS 기술 개발에 대해 2030년과 2050년 전략을 따로 설정해야 할 필요가 있다고 강조하면서 ”2030년 전략의 경우 시간이 굉장히 부족하기 때문에 현재 우리나라의 산업 구조와 여건 하에서 불확실성이 최소화된, 어느 정도 검증이 된 기술을 중심으로 예산을 집중적으로 투입하고 유효한 감축이 일어날 수 있도록 투자해야 한다“고 말했다.

실제로 CCUS가 이산화탄소를 저감할 수 있는지에 대해 불확실성이 매우 높은 상태다. 일단 미국 ‘에너지경제재무분석연구소(IEEFA)’ 보고서를 보면 전 세계 대규모 CCS 프로젝트 13건 중 7건이 목표치 달성 불가, 2건은 실패 판정, 1건은 사업이 중단됐다.

또 CCU의 경우, 네덜란드 라드바우드대 연구진은 CCU 기술을 쓰기 위해 발생한 이산화탄소가 줄인 양보다 많아 감축 효과가 없다는 논문을 지난해 2월 공개했다.

이런 상황에서 정부는 CCUS의 실효성에 대한 자세한 설명이나 자료 없이, 당장 2026년부터 CCUS로 이산화탄소를 줄이겠다는 내용만 기본계획에 담았다.  현재로서 한국은 CCS를 통해 이산화탄소를 감축한 실적이 없으며, 대규모 저장소도 탐사 단계에 머물러 있다.

탄중위는 이번 기본계획에서 어떤 종류의 CCUS 사업으로 온실가스를 감축하는지 밝히지 않았다.  심지어 정부는 CCU와 CCS의 비율조차 정하지 못한 채, 산업 분야 감축량을 줄이고 CCUS를 늘렸다. 탄소중립녹색성장 위원회 관계자는 “자세한 실현 방법은 정해지지 않았다. 현재로서 기본계획에 나와 있는 사항이 전부”라고 <뉴스펭귄>에 24일 말했다.

현재 국내에서는 ‘동해-1 가스전’ 1곳만 이산화탄소 저장을 위한 실증 직전 단계에 있다. 다만 동해-1 가스전은 지상에서 거리가 멀고, 용량이 매우 작아 실험이 가능하다는 의미만 있다.

동해-1 가스전은 지난 2021년 천연가스가 고갈됐다. 천연가스를 캐낸 공간이 비어 있고, 정부는 여기에 이산화탄소를 주입할 계획이다. 동해-1 가스전은 가스를 추출하던 플랫폼을 그대로 활용해 시간이 적게 든 특별한 경우다. 산업자원부는 동해-1 가스전에 2025년부터 연간 이산화탄소 40만톤을 저장하겠다는 계획인데, 동해-1 가스전의 추정 용량은 1200만톤이다.

대형 저장소를 찾으려면 4단계에 걸친 복잡한 평가가 필요하지만, 한국은 이제 후보지를 선정하고 탐사를 본격 시작한 단계다. 해외 유전국의 경우 석유나 천연가스를 빼낸 지층이 많아 CCS 활용 가능성이 높다. 

한반도 육지에는 규모가 큰 저장소 후보지가 없고, 인근 지역 주민들의 반대가 예상되기 때문에 해저 저장소 선정이 유력하다. 다만 해안에서 멀지 않은 대륙붕이라는 지형에 저장소 조성이 이뤄지는 것이 좋다. 육지와 거리가 멀어질수록 이산화탄소 운송비도 증가하고, 공사비도 더 들기 때문이다.  

이상훈 한국해양과학기술원 박사는 한국선급이 지난해 10월 연 ‘CCUS+Transportation 테크&비전 세미나’ 강연에서 “국내 대륙붕에 이산화탄소를 저장할 층이 있느냐 없느냐는 이제까지 제대로 비용을 내서 연구를 한 적이 없다”며 “확보에 관련해서는 답이 없는 상황”이라고 말했다.

산업통상자원부와 해양수산부가 2021년 11월 발표한 내용에 따르면, 한국 영토와 영해 내 개발이 가능한 저장 용량은 7.3억톤으로 나타났다. 산업자원부는 지난해 서해 바다에 위치한 군산분지가 이산화탄소 저장지로 활용 가능할지 확인하기 위해 플랫폼을 완공하고 시추 중이나, 아직 시간이 더 걸린다. 

CCS를 탄소 감축 수단으로 유용하게 쓰기 위해서는 이산화탄소 포집 과정이나 운송선 등 수송 과정도 저탄소거나 무탄소여야 한다. 발생시킨 온실가스가 격리한 이산화탄소보다 더 많다면 의미가 없기도 하고, 추후 탄소세 등을 고려하면 비용 증가 요인으로 작용할 수 있다. 

CCU의 경우 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)가 탄소 저감 방안으로 인정하지 않고 있다. 최근 발간된 IPCC 제6차 종합보고서를 보면 CCS만 감축 수단으로 언급될 뿐 CCU는 언급되지 않는다. CCU가 CCS와 달리 온실가스 감축 수단으로 인정받지 못하는 이유는 이산화탄소가 연료 등으로 사용됐을 때 연소되면서 다시 공기 중으로 배출될 수 있기 때문이다.

CCUS는 탄소중립으로 가는 길의 '임시 도로'

CCS는 비용이 많이 들뿐 실현 불가능한 기술은 아니다. CCU의 경우 이산화탄소가 사용 이후에도 공기 중으로 방출되지 않는 경우만 인정해야겠지만, 역시 실현 가능한 기술이다.  CCUS가 꼭 필요한 분야나 상황이 존재할 수 있다.

예를 들어 철강산업 같은 경우 2050년 탄소중립을 위해 이산화탄소를 획기적으로 줄이려면 수소환원제철 같은 기술을 개발해야 한다. 하지만 수소환원제철은 계획대로 해도 2050년에 전환이 완료된다. 2050년이 돼도 배출을 0으로 만들지 못하는 다른 분야도 있기 때문에, CCUS는 온실가스 저감 기술 개발이 완료되는 2070~2080년 정도까지 시간을 벌어줄 기술로 주목받고 있다.

CCUS는 이미 해외에서 사용 중이고, 기술 개발 이력도 많다. 사우디아라비아같은 다른 국가가 폐유전 등을 이용해 ‘탄소 저장소 사업’을 시작한다면, 한국에서 모은 이산화탄소를 운송해 처리할 가능성도 있다.

그러나 당장은 불확실성이 높다는 게 사실이다. 때문에 2030년이라는 비교적 단기 계획에 CCUS를 감축 방안으로 삼는 것에는 여러 반대가 잇따른다.

석탄화력발전소 1기가 1년에 내뿜는 이산화탄소가 500만톤이라는 점을 고려하면, 이번 기본계획에서 기존 탄소중립 시나리오에 비해 CCUS를 90만톤을 늘린 것이 사실 상 막대하다고는 볼 수는 없다. 또 2030년 1120만톤이라는 저감 수치도 같은 해 온실가스 목표인 4억 3650만톤에 비하면 2.5% 정도다.

그럼에도 별다른 설명 없는 정부의 CCUS 감축량 증가가 탄소중립의 불확실성을 늘렸다는 점은 명확하다. 박 변호사는 “CCUS는 2030년까지 대부분 기술이 실증화 단계에 머물 것“이라며 “적어도 2030년까지는 CCUS를 감축 수단으로 인정해서는 안 된다”고 주장했다.

석탄화력발전소 1기가 1년에 내뿜는 이산화탄소가 500만톤이라는 점을 고려하면, 이번 기본계획에서 기존 탄소중립 시나리오에 비해 CCUS를 90만톤을 늘린 것이 양적으로 막대하다고 보기 어렵다.

그럼에도 또 별다른 설명 없는 CCUS 감축량 증가가 불확실성만 늘렸다는 점은 명확하다. 2030년 1120만톤이라는 저감 수치도 같은 해 온실가스 목표인 4억 3650만톤 중 2.5% 정도로 적지 않은 수치다.

산업계, 정말 못 줄일까?

박지혜 플랜1.5 변호사는 녹색전환연구소가 23일 개최한 분석토론회 '탄소중립 기본계획 이렇게 봐야 한다'에서 “CCUS는 2030년까지 대부분 기술이 실증화 단계에 머물 것“이라며 “적어도 2030년까지는 CCUS를 감축 수단으로 인정해서는 안 된다”고 주장했다.

대신 그는 대안을 제시했다.  그의 주장은 CCUS와 같은 불확실한 감축 방안을 늘리지 않고 산업계가 직접 이산화탄소를 줄일 방법이 있다는 것이다.

박 변호사가 제시한 대안은 F가스 감축, 냉매 기체 관리 도입이다.

F가스 감축은 IPCC가 제시한 효율적인 온실가스 절감 방안이다. F가스는 ~를 의미한다. 박 변호사는 온실가스 일종인 PFC, SF6 등은 낮은 비용의 설비 투자를 통해 효과적으로 줄일 수 있다고 설명했다. 플랜1.5 계산에 따르면 해당 방안을 모든 업종에 적용했을 때 2030년까지 온실가스 390만~590만톤을 줄일 수 있다.

박 변호사는 냉매 기체가 회수 시스템과 규제가 없어 그냥 버려지고 있다며, 정부 규제와 관리가 도입된다면 온실가스 280만톤 이상을 감축할 수 있다고 말했다.