Current status of CCU technology development

1. 서론

교토의정서를 대체해 2020년부터 이행되는 파리협정(新기후체 제)에 대응하기 위해 국가차원에서 온실가스 감축을 위한 대책 마 련이 시급하다. 파리협정의 핵심은 지구 평균기온 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 목표를 넘어, 1.5℃로 제한하기 위한 노력에 합의 되었다는 데 있으며 이에 따라 우리나라에서도 온실가스 감축을 위한 대책 마련이 시급한 상황이다. 관련하여 우리나라는 유엔기 후변화협약(UNFCCC) 온실가스 의무감축국 중 온실가스 총배출량

순위는 6위¹⁾이나 온실가스 배출 증가비율 측면에서는 1위인 상황 이다. 또한 온실가스 감축을 위한 국제 협약이행 필요에 따라 우 리나라는 2030년 배출전망치(Business-as-Usual) 대비 37%인 3억 1,437만톤을 국가자발적감축목표(INDC²⁾)로 UN에 제시함에 따라 이의 구체적인 달성방안의 확보가 필요한 상황이다. 특히 우리나

1) 온실가스 의무감축국에 포함되지 않은 중국과 인도를 포함시 우리나 라의 온실가스 총배출량 순위는 전세계 8위에 해당

2) Intended Nationally Determined Contribution

Abstract

South Korea is the 8th biggest greenhouse gas emitter in the world due to its phenomenal economic growth based on manufacturing, and it is ranked first among OECD members for the rate of increase in emissions. Thus, the Korea government has voluntarily presented a reduction target and demonstrated global leadership. For the reduction of nation's GHG emission, importance of CCU(Carbon Capture and Utilization) along with CCS(Carbon Capture and Storage) technology development is increased. CCU technology is CO

utilization technology for the usage of CO

from flue gas and it can create a new economic value while reducing CO

emission. Therefore, with continued technology development, the number of application of CCU technology is increasing globally

’15년 12월 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)의 “파리 협정”을 통해 신기후체제가 출범되었다. 본 협정의 핵심은 지구 평균기온 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 목표를 넘어, 1.5℃로 제한하기 위한 노력에 합의 되었다는 데 있으며 이에 따라 우리나라에서도 온실가스 감출을 위한 대책 마련이 시급한 상황이다. IEA 에너지기술전망에 따르면 ’12년 기준 전세계 CO

배출량의 2/3가 에너지 분야에서 발생하여 청정에너지기 술 개발이 핵심이며, 단기적으로 에너지원 대체, 에너지효율개선 기술 도입이 최선, 장기적으로는 CCS(Carbon Capture & Storage) 등의 기술 도입이 필수적인 상황이다. 이와 함께 최근에는 온실가스 저감을 위한 방안으로 CO

활용(CCU, Carbon Capture & Utilization) 기술개발도 부각 되고 있다. CCU 기술은 우리나라와 같이 포집된 CO

의 저장을 위한 EOR 사업이나 대규모 저장소 확보에 어려움이 있는 상황에서 종래 CCS의 기술적 대안이 될 수 있다. 뿐만 아니라 CCU 기술은 CO

전환 물질의 산업적 활용을 통해 종래 제기된 고비용의 CO

저감 비용을 줄 일 수 있다. 이에 국제적으로 다수의 CO

활용기술이 상업생산을 위한 실증단계에 진입하고 있으며, 국내에서도 CO

자원화/광물화를 포함한 다양한 CO

활용기술의 개발 및 사업화 노력이 필요하다.

Keywords : Carbon dioxide, Capture, Utilization, CCS, CCU

CCU 기술개발 국내외 기술동향

Current status of CCU technology development

한국전력공사 전력연구원 심재구

DOI http://dx.doi.org/10.18770/KEPCO.2016.02.04.517

라는 국내에서 배출되는 온실가스 중 가장 많은 비중(88.6%)을 이 산화탄소(CO2)가 차지하므로 이에 대한 대응책 마련이 시급한 상 황이며 그 중에서도 발전 분야는 국내 CO2 배출량 중 가장 큰 비 중을 차지하고 있어³⁾, 발전 분야에 대한 CO2 감축이 시급한 상황 이다.

IEA 에너지기술전망에 따르면 ‘12년 기준 전세계 CO2 배출량의 2/3가 에너지 분야에서 발생하여 청정 에너지기술 개발이 핵심이 며, 단기적으로 에너지원 대체, 에너지 효율개선 기술 도입이 최 선, 장기적으로는 대규모 CCS(Carbon Capture & Storage) 실증 이 필요한 상황이다 [1]. 그러나 대규모 CCS 기술의 경우 플랜트 운영을 위한 많은 투자비 및 운영비 증가에 따른 발전단가 상승, CO2 저장소의 장기 안정성 등 다양한 문제 등으로 인해 현재 100MW급 이상 대규모 실증이 당초 전문기관에서 예측한 일정 대비 다소 늦어지고 있는 상황이다.

이에 최근에는 상기 CCS 기술과 함께 온실가스 저감을 위한 방 안으로 CO2 활용(CCU, Carbon Capture & Utilization) 기술개발 에 대한 중요성도 부각되고 있다. 다량의 CO2를 포집하여 지중이 나 해양에 안전하게 저장하는 CCS 기술과 달리, CO2 활용기술은 다양한 물질의 다품종 소량 생산기술에 적합한 기술로 평가되고 있는데, 현재까지 제시된 다양한 CO2 활용기술을 모두 적용시 연 간 약 37억톤에 해당되는 CO2를 감축할 수 있을 것으로 기대되 고 있으며 이는 전체 CO2 총 배출량의 약 10%에 해당된다 [2].

다만 CO2 활용기술 개발에 있어서 핵심이 되는 CO2는 타 물 질과 비교하여 열역학적으로 매우 안정한 물질이므로 이를 활용하 여 산업적으로 유용한 물질로 전환하기 위해서는 외부에서의 추가 적인 에너지 공급이 필요하고 이를 위한 화석연료의 사용으로 기 술개발 전 보다 더 많은 CO2를 발생시킬 가능성도 있다. 이에 국 내외 학계 및 연구기관을 중심으로 종래 문제가 되었던 낮은 CO2

전환효율과 적은 CO2 활용성 문제를 타개할 수 있는 기술개발이 많이 진행되고 있다. 관련하여 본 논문에서는 국내외에서 진행 중 인 주요 CO2 활용기술에 대한 기술개요와 국내외에서 진행 중인 다양한 CO2 활용기술 중 광물화 기술을 중심으로 주요 현황을 소 개하고자 한다.

2. CCU 기술개요

CCU(Carbon Capture & Utilization) 기술이란 화력발전소, 시 멘트 및 석유화학공장 등과 같은 대규모 배출원에서 발생되는 CO2를 산업적인 용도로 직접 이용하거나 고부가가치 제품으로 전환하 여 활용하는 기술을 의미한다. CCU 기술은 CCUS(Carbon Capture, Utilization & Storage, 이산화탄소 활용 및 저장) 기술 중 CO2를 다른 유용한 물질로 전환하여 활용(Utilization)하는 기술로 정의되 며 이는 CO2를 이용한 화석연료 증산(CO2-EOR⁴⁾, CO2-EGR⁵⁾, 3) 국내 온실가스 배출량 중 87.3%가 에너지 분야에서 발생하고 있음

CO2-ECBM⁶⁾ 및 CO2-EGHR⁷⁾ 등) 기술과 같이 CO2 활용과 동시 에 CO2 저장이 가능한 기술과 구분하여 설명 될 수 있다 [그림 1 참조]. 다만 우리나라의 경우에는 CO2를 이용한 화석연료 증산이 가능한 사이트(오일 및 가스전 등)가 희박하므로 화석연료 회수를 위한 CCUS 기술보다는 CCU 기술을 중심으로 연구개발이 진행 중이다.

CCS 기술과 비교하여 CCU 기술의 특징은 종래 CCS 기술이 CO2 저감을 위한 포집공정과 이의 처리를 위한 수송, 압축 및 저 장 공정 등이 필요한 반면 CCU 기술은 연소 배가스 중의 CO2를 산업적인 용도로 직접 활용하기 때문에 CCS 실증에서와 같은 저 장을 위한 일련의 공정(압축, 이송 및 저장)이 불필요하다는 점이 다 [그림 2 참조]. 또한 일부 CO2 활용기술(전기분해 공정 연계 광물화 기술)은 CO2 포집 공정 없이 발전소의 배가스(CO2 농도 10~20% 수준)를 그대로 사용할 수 있어 이 경우 CCS 기술 대비 공정 규모가 크게 줄어드는 장점이 있다.

지금까지 제시된 CCUS 기술은 아래 그림 3에서 제시된 바와 같이 [3], 오일회수 증진에서부터 화학, 생화학, 광화학, 전기화학

4) CO2-EOR : CO2-Enhanced Oil Recovery 5) CO2-EGR : CO2-Enhanced Gas Recovery 6) CO2-ECBM : CO2-Enhanced Coalbed Methane 7) CO2-EGHR : CO2-Enhanced Gas Hydrate Recovery

그림 1 CCS, CCU 및 CCUS 기술개념 비교

기술 분류 기술 개념도

CCS

CCU

그림 2 CCS 및 CCU 기술개념 비교

적 반응을 통해 메탄올, 메탄 등의 연료 생산, 플라스틱(Polycarbonate 등), 비료 및 건축자재 등 다양한 활용기술이 제안되고 있으며 현 재 다양한 규모로 많은 연구가 진행 중에 있고 일부 기술은 이미 상업 생산 중에 있다 [4].

또한 상기 활용처에 따른 분류방법과 함께, CCUS 기술은 기술의 성격에 따라 크게 화석연료 회수(Resource recovery), 비소비적 이용(non-consumptive use) 및 소비적 이용(consumptive use)의 3가지로 분류할 수 있다 [4]. 이중 화석연료 회수는 오일회수 증진 (EOR) 기술과 같이 포집된 CO2를 활용하여 화석연료의 생산량을 증대시키는 기술이다. 이 기술은 이미 전 세계적으로 시장이 성숙 되어 있으며 잠재 CO2 저감량 역시 크기 때문에 CCS 및 CCU 기술의 초기 활용모델로 간주되고 있다. 2006년 기준, 미국에서는 CO2-EOR 프로젝트를 통해 하루에 65만 배럴 규모의 오일이 생산 되고 있으며 이는 미국 전체 오일 생산량의 13%에 해당한다 [5].

비소비적 이용의 사례로는 연료 생산(가솔린, 메탄올 등), 화학 물질 합성(플라스틱 등) 및 초임계 CO2 발전 혹은 지열 발전 등 을 위한 열 유체로의 사용 등이 포함되는데 특정 편익을 위해 CO2가 활용이 되지만 CO2의 직접적인 소비는 없다는 특징이 있 다. 비소비적 이용의 사례 중 연료 생산기술은 CO2 잠재 저감량 은 크지만 타 기술대비 경제성이 떨어지며, 화학물질 전환기술의 경우 연료 생산 대비 경제성은 있지만 CO2 저감 총량이 매우 낮 다는 특징이 있다. 마지막으로 소비적 이용의 대표적 사례로 광물 화를 통한 CO2 고정화 기술을 들 수 있는데 CO2 잠재 저감량 및 기술의 경제성이 높아서 국제적으로 상업규모의 연구 및 기술

개발이 진행 중에 있다 [표 1 참조].

이중, 현실적으로 우리나라 상황에 맞는 기술로는 소비적 이용 의 범주에 해당되는 CO2 광물화 기술이다. 이 기술은 다양한 기 관에서 LCA(Life Cycle Analysis, 전생애 주기 분석) 방법을 통해 잠재 CO2 저감량이 높은 것으로 평가되고 있으며 [4] 이에 따라 외국의 주요 개발사도 광물화 기술의 상업화에 많은 연구를 하고 있다. 관련하여 다음 장에서는 광물화 기술의 개요에 대하여 제시 하고 현재 국내외에서 진행 중인 기술개발 현황에 대하여 소개하 고자 한다.

3. CO2 활용: 광물화 기술

다양한 활용 기술 중 CO2를 이용한 광물화 기술은 화학반응을 이용하여 CO2를 고체 무기물 탄산염으로 전환하는 방법이다. 자 연에 존재하는 규산염암(Silicate rock)등에 포함된 마그네슘 산화 물(MgO), 칼슘산화물(CaO)과 같은 알칼리·알칼리 토금속 산화 물은 CO2와 화학적으로 반응하여 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼 륨(CaCO3)등을 생성한다. 생성된 탄산염은 장기간 안정 상태로 유지되므로 안전이나 환경위험을 일으킬 있는 잠재적인 CO2 누출 에 대한 우려 없이 건설자재, 탄광매립 등에 이용하거나 안정적으 로 폐기할 수 있는 장점이 있다 [6]. 특히 광물화 기술은 다양한 CO2 활용기술 중 시장측면에서 가장 근접한 기술로 평가 되는데 Carbon counts에서 제시한 바에 따르면 현재 CO2 활용기술 중 중탄산소다를 이용한 기술과 메탄올 생산 및 EOR 기술이 시장에 가장 근접하게 개발 중인 것으로 평가되고 있다.

다만 현 수준의 CO2 광물화 기술에 있어서 기술적 걸림돌 중 하나는 탄산화 반응공정 자체가 매우 느리기 때문에 발전소 등에 서 배출되는 CO2의 처리를 위해서는 공정상의 반응속도 증가가 필요하다는 점이다. 이를 위해 많은 연구진들은 천염 규산염 및 산업폐기물(석탄회, 폐수 및 염수 등)을 기반으로 에너지 효율이 높은 탄산화 반응공정 등을 개발 중에 있다. 관련하여 CO2 광물 화 공정 흐름도는 다음과 같다 [그림 4 참조].

그림 3 다양한 CO2 활용 기술 [3]

기술 분류 주요 내용

화석연료 회수 (Resource recovery)

특징: 화석연료 회수에 활용

기술: CO2-EOR, CO2-EGR, CO2-ECBM, CO2-EGHR 비소비적 이용

(Non-consumptive)

특징: 특정 편익을 위해 CO2 활용 (CO2 직접소비 없음)

기술: 연료생산(가솔린, 메탄올등), 화학물질 합성(플라스틱 등), 초임계 CO2 발전 등 소비적 이용

(Consumptive)

특징: 광물화를 통한 CO2 고정화

기술: CO2 광물화(중탄산 나트륨, 시멘트 혼화재, 토양개량제등) 표 1 CO2 재활용 기술 분류 [4]

4. 국외 연구 현황

CO2 탄산화 기술개발 관련 산업용 폐기물을 이용한 탄산염 무 기물화는 상당수 파일럿규모로 진행 중이며 일부에서는 이미 사업 화가 추진 중이다. 이 중 실증 규모의 기술개발 프로젝트를 수행 하고 있는 기업으로는 대표적으로 미국의 Skyonic 社, Calera 社 및 네덜란드의 Twence 社등을 들 수 있으며 상세 내용은 다음과 같다.

미국의 Skyonic 社는 2010년부터 미국 에너지부의 지원을 받 아 SkyMine 프로젝트를 수행중이다. 이 기술은 해수를 전기분해 하여 얻어진 부산물을 배가스와 반응하여 가성소다를 추출하고 이 를 이용해 중탄산나트륨과 같은 고부가 화합물을 생산하는 기술로 서 이 기술은 고부가화합물 합성뿐만 아니라 배가스에 포함된 수 은, 이산화질소, 이산화황 등을 동시에 제거할 수 있는 특징이 있 다 [7]. 2014년 10월 美 텍사스 주 샌안토니오의 시멘트 공장에서 배출되는 CO2를 활용하여 중탄산나트륨, 염산, 표백제 및 염소 등을 생산할 수 있는 CO2 고부가화 플랜트의 운전을 시작하였다.

상기 플랜트에서 생산된 중탄산소다는 가축용 소화제로 활용하고 (Texas 인근 가축 농장에서 대부분 활용) 염산은 오일 및 가스생 산 업체 등에서 활용하며 기타 수소(H2), 염소(Cl2) 가스는 연료전 지에 활용하는 것으로 제시하고 있다.

미국 Calera사는 전기화학적 공정을 통해 생성된 가성소다와 해수로부터 얻은 칼슘 및 마그네슘 양이온을 배가스 중의 CO2와 반응하여 탄산칼슘이나 탄산마그네슘을 얻는 Mineralization via Aqueous Precipitation (MAP^TM) 공정을 개발하여 파일럿 수준의 실증을 계획하고 있다. Moss landing power plant (발전용량:

1 GW급)에서 발생되는 CO2를 일부 활용하여 건축자재인 탄산칼 슘(CaCO3) 뿐만 아니라 가성소다(NaOH), 수소(H2) 및 EDC(Ethylene Dichloride, PVC 수지의 주요 원료)등을 생산하는데 플랜트 규모 는 0.1 MW급 (하루 2톤 CO2 처리 가능)으로, 상업생산을 위한 플 랜트 보다는 소규모에서 기술의 성능을 입증하기 위한 플랜트로 활 용 중이며 생산된 탄산칼슘을 가지고 소규모로 건축자재를 생산할 수 있는 다양한 설비 등을 구축하고 있다. 2016년 현재 개발 기술 의 사업화를 위하여 중국 PVC공장의 폐기 칼슘카바이드를 활용한 CO2 광물화 플랜트 건설을 추진 중이다 [8].

네덜란드의 Twence 社는 2011년 7월부터 EU의 지원을 받아 총 2백만 유로 규모의 CO2 전환기술 프로젝트를 진행 중이다. Twence 社에서 개발 중인 기술은 자사의 폐기물 소각 발전시에 발생되는 배가스를 가성소다와 반응시켜 중탄산소다(NaHCO3)를 생산하고 이를 배가스 정제 장치에 재사용하는 것을 특징으로 한다. 해당 상용 플랜트(Waste to Energy, WTE)의 건설을 통해 연간 약 6,000톤 규모의 CO2 저감과 8,000톤 규모의 중탄산소다 생산이 가능할 것 으로 보고하고 있다 [9].

표 2 CO2 활용기술의 개발 수준

그림 4 광물화 기술개요 [6]

(a) 플랜트 현장(탄산화 공정)

(b) 공정 배치도

그림 5 Skyonic 社 CO2 광물화 플랜트 [7]

5. 국내 연구 현황

국내에서 CO2 활용기술 개발과 관련하여서는 현재 미래부 한국 이산화탄소포집 및 처리연구개발센터(KCRC)를 거점으로 원천기술 개발과제를 수행 중에 있다. 이중 국내에서 개발 중인 주요 CO2

활용기술의 개요 및 현황은 아래와 같다.

5.1 국내 주요 CCU 기술개발 현황

5.1.1 침강성 탄산칼슘(PCC, precipitated calcium carbonate) 제조 현재 국내에서는 백광소재(주), 오미아코리아(주), 포스코켐텍 (주) 등의 기업에서 CO2를 활용한 침강성 탄산칼슘(PCC) 제조 기술 을 개발 중이거나 이미 보유하고 있다. 침강성 탄산칼슘은 소석회 를 CO2와 반응시켜 생산하는 고순도 미립자 탄산칼슘이다. 또한 대우건설과 극동환경화학에서는 폐기물 소각장 배가스에 포함된 CO2를 활용해 탄산칼슘을 제조하는 기술을 개발 중이며 10 tonCO2/ day 규모 파일럿 플랜트를 운전 중이다 [그림 8]. 그리고 시멘트를 주로 생산하는 성신양회(주)는 산업부 지원으로 고순도 PCC 및 액화탄산 생산용 공정을 개발하고 있다. 시멘트 생산 공정에서 발

생하는 CO2를 포집하여 고순도 PCC와 액화탄산을 생산하는 기술 로 10 tonCO2/day 규모 공정 개발을 목표로 2015년도 연구에 착

(a) 공정개요 (b) Calera 社 개발공정 [8]

그림 6 Calera社 CO2 광물화 플랜트

(a) 공정개요 (b) Twence 社 개발공정 [9]

그림 7 Twence 社 WTE 플랜트 공정 [9]

그림 8 CO2 활용 침강성 탄산칼슘 제조공정

수하였다. PCC는 순도에 따라 30 ~ 150만원/톤으로 고급제지, 충 진제, 도료, 코팅, 플라스틱 제조 등 다양한 수요가 있으며, 국내 수요는 연간 4만톤에 달한다 [10].

한국과학기술연구원(KIST)에서도 저 전력소비의 NaCl 전기분해 시스템에 의해 저가의 염산 및 중탄산소다를 활용하여 Ca 함유 폐시멘트 등의 폐자원으로부터 고가의 탄산칼슘을 제조할 수 있는 핵심기술 및 공정을 개발 중에 있다. 본 기술을 통해 공정 내에 발생되는 폐기물이 없는 순환형 환경기술 구현 및 고가의 경질급 (precipitated calcium carbonate) 이상의 탄산칼슘 제조를 통한 경제성 확보를 목표로 하고 있다.

5.2 한전의 CCU 기술개발 현황

한국전력 및 발전 자회사의 경우 2010년 이후 CO2 전환 및 자 원화 기술에 대한 중요성이 증대되면서 관련 기술개발에 대한 투 자를 늘리고 있는 상황이다. 한국전력에서 진행 중인 주요 CO2

활용기술로 발전소에서 배출되는 CO2를 활용한 고부가화합물(중 탄산소다, 차아염소산 나트륨 등) 및 침강성 탄산칼슘 생산 등이다.

5.2.1 CO2 활용 고부가화합물 제조

이 기술은 저가의 소금을 전기분해하여 얻어진 가성소다와 화 력발전소에서 발생되는 다량의 CO2를 반응시켜 산업적으로 활용 도가 높은 중탄산소다(NaHCO3) 및 차아염소산나트륨(NaOCl) 등 을 생산하는 것을 특징으로 한다. 공정의 구성은 크게 염수의 전 기분해를 통한 수소, 염소 및 가성소다 생산 공정(이하 염수 전기 분해 공정)과 화력발전소에서 발생되는 CO2와 가성소다 간 반응 을 통한 중탄산소다 생산공정(이하 CO2 탄산화 공정)으로 나누어 볼 수 있다.

탄산화 공정은 시리즈로 연결된 연속 반응기로 구성 된다. 화력 발전소, 시멘트 등에서 대규모로 발생되는 배가스가 가스 송풍기 를 통해 충진탑 하단으로 투입이 되고 상부에서 투입되는 가성소 다 수용액과의 화학반응을 통해 탄산화 반응이 일어난다. 제조된 중탄산소다 슬러리는 이후 탈수 및 건조 공정을 거쳐 최종 분체 형태로 활용하게 된다. 염수 전기분해 공정에서는 소금을 용해시

킨 후 이를 전기분해하여 가성소다, 수소 및 염소가스가 생산된 다. 본 공정은 클로르 알칼리(Chlor-Alkali) 공정으로도 불리는데 이미 석유화학 플랜트 등에서 수십여년 간의 상업운전으로 성능이 입증된 기술이다. 그러나 해당 공정 운영을 위해 많은 전기에너지가 필요하며 이는 결국 플랜트 운영비 증가로 이어져 전체 CO2 전환 기술의 경제성을 떨어뜨리는 원인이 되므로 본 기술의 경제성 향상 을 위해서는 고효율 저에너지형 전기분해 공정개발이 중요하다 [11].

본 기술을 통해 만들어진 중탄산소다는 세제 및 철강산업 배가 스 처리 등 다양한 산업분야에서 활용이 가능하고 차아염소산나트 륨은 화력발전소 및 정수장 수처리에 활용된다.

5.2.2 CO2 광물화 기술

상기 CO2 활용 고부가화합물 제조기술과 함께 CO2를 활용한 광물화 기술도 개발 중에 있다. 특히 한국전력에서 개발 중인 광물 화 기술은 CO2 재활용을 통한 산업 부산물 이용 CO2 광물화 기 술로서, 산업체에서 포집되거나 배출되는 CO2를 폐콘크리트와 같 이 산업체에서 발생하는 부산물과 반응시켜 탄산칼슘 또는 탄산마 그네슘 형태로 안정하게 고정화 또는 전환시키는 기술이다.

본 CO2 광물화 기술은, 광물화 반응공정의 전기분해공정 에너지 사용량 저감을 위해 고효율 전기분해시스템을 이용하고 탄산칼슘 생산을 위한 CO2 탄산화반응 속도를 향상시키기 위해 탄산무수화 효소(CA, Carbonic Anhydrase)를 이용하는 것을 특징으로 한다.

그림 9 CO2 활용 경질급 탄산칼슈 제조공정 그림 10 CO2 활용 고부가화합물 제조기술 [11]

그림 11 효소기반 CO2 광물화 공정도 [10]

5.2.3 CO2 해양저장기술

이와 함께 한국전력에서는 2015년, 발전소에서 배출된 CO2를 별도의 포집 및 저장공정 없이 중탄산이온 형태로 바닷물에 저장 할 수 있는 CO2 변환․농축 공정 기술을 개발하였다 [12]. 한국전 력에서 개발한 CO2 변환․농축 공정 기술은 해수 1톤당 CO2를 약 15 kg 처리할 수 있으며, 이는 기존 유사 공정인 석회석을 이용한 CO2 중화 처리 공정이 해수 1톤당 CO2약 150 ~ 200 g 정도 처 리하는데 비해 그 성능이 약 100배 향상된 수준이다. 특히 개발된 기술은 폐석회석과 CO2가 반응하여 중탄산이온으로 변환시키는 공정을 개량하여 알카리성 폐기물에 함유된 생석회를 해수에 용해 시켜 해수 중 다량으로 존재하는 마그네슘 이온을 산화마그네슘으 로 침전시키는 공정을 추가한 것이 특징이다.

6. 결론

CO2 활용기술은 우리나라와 같이 포집된 CO2의 저장을 위한 EOR 사업이나 대규모 저장소 확보에 어려움이 있는 상황에서 종 래 CCS 기술의 대안으로서의 역할이 가능할 것으로 기대된다. 특 히 국제적으로 다수의 CO2 활용기술이 상업생산을 위한 실증단계 에 진입하고 있음에 따라 국내에서도 CO2 자원화/광물화를 포함 한 다양한 CO2 활용기술 개발의 추진과 개발기술의 사업화 방안 에 대한 검토가 필요한 시점으로 사료된다.

또한 CO2 활용기술의 경우 기술개발의 목적상 CO2 활용을 통 한 CO2 감축효과 산정이 매우 중요하므로 향후 기술개발에 있어 서, CO2 활용을 통한 부가가치 창출과 함께 플랜트 운영(CO2 활 용)으로 발생되는 CO2 감축효과 산정을 위한 상세분석(전생애 주 기 분석 등) 및 CO2 감축량 인정과 관련한 법적·제도적 절차 마 련이 필요할 것으로 판단된다.

References

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[2] Aresta M. (2009), “1. Carbon Dioxide: Utilization Options to Reduce its Accumulation in the Atmosphere”, Carbon Dioxide as Chemical Feedstock, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

[3] DNV(Det Norske Veritas), Carbon Dioxide Utilisation, 2011 [4] “CO

Utilization Options Task Force Phase 1 Report",

Carbon sequestration leadership forum technical report, 2012 [5] Plasynski S.I., Darin Damiani D. (2008), “Carbon Sequestration

Through Enhanced Oil Recovery”, US DoE, National Energy Technology Laboratory

[6] Global CCS Institute, Accelerating the Uptake of CCS:

Industrial Use of Captured Carbon Dioxide, March, (2011).

[7] http://skyonic.com/skymine

[8] Zaelke et al. Scientific Synthesis of the Calera Sequestration of Carbon, 2011

[9] http://www.twence.nl/en/actueel/Dossiers/Dossier Bicarbonate/ 120411 Producing sodium bicarbonate.docx/

[10] Ji Hyun Lee et al., "Development Status of CO2 Utilization Technology", 공업화학과 전망, 1월호, 2014

[11] Ji Hyun Lee et al., "이산화탄소를 활용한 고부가화합물 제조 기술의 경제성 평가연구", 화학공학, 2014

[12] “한전 전력연구원, 이산화탄소 해양저장기술 확보”, 에너지 경제신문, 2015

그림 12 CO2 해양저장 개념도 [12]