상기 제시된 방법으로 선박에서 포집된 이산화탄소는 다양한 형태로 활용이 가능하다. 지금 까지 제시된 다양한 활용기술 중 일부 사례를 다음의 그림 4.35에 제시하였다. 제시된 바와 같이 포집된 이산화탄소의 활용 방안은 매우 다양하다. 특히 고순도 이산화탄소 자체만으로도 용접용 등의 공업용으로 활용이 가능하다. 현재 앞서 제시된 보령화력 10 MW급 습식아민 이 산화탄소 포집 플랜트에는 2016년 이후 포집된 이산화탄소를 압축하여 공업용을 활용하기 위 한 공정이 설치 예정이다. 현재 고순도 이산화탄소의 톤당 가격이 10만원이기 때문에 충분히 경제성이 있는 것으로 분석된다. 이 외에 중탄산소다 등의 광물화, 연료화, 개미산, 합성가스 제조를 위한 이산화탄소 활용기술 개발이 현재 활발히 진행 중에 있다.
<그림 4.35> 포집 이산화탄소 활용 방안
상기 제시된 내용이외에도 현재 화력발전소에서 발생된 이산화탄소를 가지고 오일 및 가스회 수 증진에서부터 플라스틱(Polycarbonate 등), 비료 및 건축자재 등 다양한 활용처가 있으며 각각 의 기술은 다양한 규모로 세계에서 많은 연구가 진행 중에 있고 일부 기술은 이미 상업 생산 중 에 있다. 관련하여 표 4.14에 다양한 이산화탄소 활용기술의 개발 현황에 대하여 정리하였다. 표
에서 제시된 바와 같이 일부 화석연료 증산기술(이산화탄소-EOR)은 이미 시장이 성숙되어 있고 이산화탄소 연료전환기술은 일부기술을 제외하고는 연구/실증단계 수준이며 이산화탄소 광물화 기술은 경제성이 확보 또는 일부 기술(중탄산염)은 시장 진입단계인 것으로 분석되고 있다.
<표 4.14> 다양한 이산화탄소 포집기술 개발 현황
4.2.1 국내 CCU 기술개발 동향
선상에서 포집된 이산화탄소의 활용처 탐색을 위해 현재 국내에서 진행 중인 이산화탄소 활용기술에 대하여 조사하였다. 국내 CCU 기술 개발은 현재 미래부 한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터(KCRC)를 거점으로 대학, 정부출연연구소등에서 원천기술 개발과제 수행 중에 있으며 산업부에서는 포집설비와 연계된 일정규모 이상의 이산화탄소 재활용 기술개 발을 한전 및 발전 자회사 등을 중심으로 기획 중에 있다. 관련하여 2015년 3월 현재 KCRC 및 한전 전력연구원등에서 진행 중인 주요 CCU 개발기술은 다음과 같다94).
94) Lee, J. H., Kwak, N. S., Lee, I.-Y., Jang, K. R. Lee, D. W., Jang, S. G., Kim. B. K., and Shim, J.-G. "Performance and
표 4.15에 제시된 바와 같이 국내 이산화탄소 활용기술은 광물화, 합성가스, 폴리머, 개미산 및 미세조류 생산 등으로 크게 분류할 수 있다. 이는 국외 기술 동향과도 유사한 흐름이다.
<표 4.15> 국내 CCU 기술개발 현황 최종
product 과 제 명 관련기관
광물화 (3)
이산화탄소 포집 및 가성소다 생산연계를 통한 고부가 화합물 제조기술개발
한전/
동서발전 이산화탄소 재활용을 통한 산업 부산물 이용 이산화탄소 광물화
원천기술 개발 한전
해수기반 전기화학적 이산화 탄소전환에 의한 무기탄산 제조기술개발 KCRC
합성가스 (3)
이산화탄소 전환 합성가스 제조를 위한 고효율 고온전해조 개발 KCRC
합성가스 제조를 위한 이산화탄소 전기분해 혁신기술 개발 한전
가압 운전용 튜브셀 기반 이산화탄소 /H2O 동시전해반응에 의한
syngas 제조기술 개발 KCRC
폴리머 (2)
이산화탄소를 활용한 친환경 폴리카보네이트 제조 및 단량체 제조 원천기술 개발
KCRC 폴리에스터 모노머제조를 위한 카복실화 촉매개발
개미산(3)
혁신적 이산화탄소 reductase 개발 및 이를 이용한 전기화학적 BT-NT 융합 개미산 제조시스템 개발
KCRC 이산화탄소 수소화 반응에 의한 포름산 및 포름산 유도체 생산시스템 개발
실리콘/금속 산화물 나노와이어 전극과 분자 촉매를 활용한 2%
광효율의 이산화탄소 전환용 하이브리드 광촉매 시스템 개발
미세조류 (6)
생물학적 이산화탄소 고속전환 유기자원화 기술
KCRC 분자생물학적 개량을 통한 이산화탄소 고정 미세조류 개발
자연교배와 분자유전학적 개량법을 활용한 환경저항성 미세조류 균주개발 및 분자기작 연구
통합적인 미세조류 분석 플랫폼의 개발
우량 형질전환 미세조류 발굴을 위한 고효율 나노/마이크 통합시스템 구축 연속식 바이오디젤 직접생산을 위한 재조합시아노박테리아 활용 원천기술개발
기타(3)
이산화탄소 하이드레이트를 이용한 고효율 냉방시스템 개발 KCRC
이산화탄소로부터 전기화학적 시스템에 적용 가능한 혁신적 탄소 전극 제조 KCRC
4.2.2 국제 CCU 기술개발 동향
국제적으로 이산화탄소 활용기술은 다양한 기술 분야에서 다양한 수준으로 기술 개발이 진 행 중에 있으며 그 중 주요 내용은 다음과 같다.
기술
(개발사) 플랜트 규모 기술개요 자료사진
메탄올 (Carbon Recycling
Intl.)
· 1,800 tonCO2/y (발전용량: 0.7 MW)
· 1,300 ton메탄올/y (2012년 운전)
H2(신재생에너지 활용)와 이산화탄소 간 반응을
통해 합성
(아이슬란드, Svartsengi 플랜트)
플라스틱 (BAYER)
소규모(수 kg 수준) 연구 중
이산화탄소를 이용한 폴리 우레탄 합성
(독일, Leverkusen Pilot)
미세조류 (Proviron)
소규모 Pilot 규모 연구 중
이산화탄소, 물, 빛을 이용한 광합성 작용을 통해 얻어지는 유기물을
연료로 사용
(벨기에, Proviron) 건축자재
(Cambridge Carbon Capture)
소규모 Pilot 규모 연구 중
이산화탄소 및 산업폐기물을 활용하여
건축자재 합성
(MgCO3 자재)
중탄산 나트륨 (TWENCE)
· 6,000 tonCO2/y (발전용량: 1 MW)
· 8,000 ton NaHCO3/y
폐기물 소각후 발생되는 이산화탄소를 활용하여
중탄산나트륨 제조
→ 가스 정제활용
나. 미국/캐나다/호주 기술
(개발사) 플랜트 규모 기술개요 자료사진
중탄산 나트륨 (Skyonic)
75,000 tonCO2/y (발전용량: 약 10 MW)
전기분해와 연계되어 이산화탄소를 활용한
고부가화합물 생산 (‘15년 상업운전 예정)
(미국, Capitol skymine 플랜트)
건축자재 (Calera)
1,500 tonCO2/y (발전용량: 0.2 MW)
전기분해와 연계되어 이산화탄소를 활용한
건축자재 생산
(미국, Moss landing 발전소)
토양개량제 (Alcoa)
70,000 tonCO2/y (발전용량: 10 MW)
이산화탄소, 폐 보크사이트를 활용한
토양개량제 생산
(호주, Kwinana 플랜트)
플라스틱
(Novomer) 생산량 공개 안됨 이산화탄소, Epoxide를 원료로 고분자화합물 합성
(미국, Albemarle 플랜트)
개미산 (MANTRA)
소규모 Pilot 규모 연구 중(2014년 현재)
이산화탄소 활용, 전기화학방법을 통해
개미산 제조
(캐나다, MANTRA Pilot)
4.2.3 선상에서의 이산화탄소 포집활용기술
앞서 제기된 바와 같이 국내외에서 개발 중인 이산화탄소 활용기술은 광물화, 합성가스, 폴 리머, 개미산 및 미세조류 생산 등으로 크게 분류할 수 있다. 그러나 선상에서 포집된 이산화 탄소의 활용을 위해서는 현재 개발 중인 기술수준 및 선상에서의 공간적 제약 등으로 일부 기 술만 제한적으로 적용이 가능할 것으로 사료된다.
<표 4.16> 다양한 이산화탄소 활용기술의 선상활용 가능성 분석
분류 기술완성도
/상업화 완료시점 특징 선상 활용
가능성
광물화 상업화 직전
염수전기분해공정 및 탄산화공정 연계
→ 공정이 복잡하고 설비규모가 큼
→ 전기분해를 통해 가성소다를 생산하므로 추가의 전력사용 발생
△
합성가스 연구단계/
5년 이내
생산된 합성가스는 보조연료로 사용가능
→ 현재 연구단계로 CO 전환율이 낮아서 상업화까지 기간 필요
×
폴리머 상업화 직전
SK에서 2015년 상업생산 예정 (그린폴)
→ 대규모 화학공정 필요하므로 선박에 활용은 어려움
×
개미산 연구단계/
5년 이내 현재 연구단계임 ×
미세조류 상업화 직전 대규모 면적이 필요하며
선상에서의 설치는 적절하지 않음 ×
공업용 활용 즉시 활용가능
포집된 CO2를 저장하였다가 육상에서 활용(용접용, 식품용 등)
→ 운항 중 포집 CO2 저장공간 필요
○
평형수 처리 즉시 활용가능 평형수에 CO2를 용해하여 에너지사용량 낮춤
→ CO2 활용량 등 상세 분석필요 ◎
오수 처리 즉시 활용가능 오수 처리시 CO2를 용해하여 에너지사용량 낮춤
→ CO 활용량 등 상세 분석필요 ◎