세계 각국이 2050년 탄소중립을 선언하면서 탄슈규제를 더욱 강화하는 분위기로 흘러가고 있으며, 특히 주요 선진국들의 경우, 온실가스 배출권 거래제 확대, 탄소세 부과, 탄소 국경세 등을 통해 저탄소,친환경 경제구조로 전환을 유도 중임.
탄소 중립을 실현하기 위해서는 배출된 이산화탄소를 흡수해야하며, 이를 저장하거나 활용하는 이른바 CCUS 기술이 필수적인데, 특히 CCU기술은 신재생에너지와 연계 및 활용, 친환경 자원순환 측면 등에서 잠재력이 높은 탄소중립 수단으로 주목받고 있음.
CCU(Carbon Capture Utiliztion)기술은 에너지 및 산업 공정등에서 배출되는 이산화탄소를 직접 또는 전환하여 잠재적 시장가치가 있는 제품으로 활용하는 기술로 현재까지는 대형 정유회사의 원유회수(EOR)기술이 공업용,식음료용 및 농업용 산업가스등 액화탄산 형태로 활용되는 경우가 대부분임.
원유회수 기술(Enhanced Oil Recovery)이란 본래 원유를 어느 정도 채굴하고 나면, 처음보다 압력아 하락하면서 채굴량이 감소하게 되는데, 이를 만회하기위해 물이나 가스를 주입해 인위적으로 압력을 높이는 방법을 일컫는 말로 미국의 경우, 정부에서 탄소규제를 위해 이산화탄소활용에 대한 지원책으로 이산화탄소 1톤당 $50달러의 보조금 정책이 생기자, 엑손모빌이나 쉐브론과 같은 거대 석유회사 기업들이 포집된 이산화탄소를 활용하여 본 기술을 적용하는 사례가 늘어났다. 참고로 본 EOR기술을 적용할시, 기술적용없는 자연상태에서의 생산에 비해 생산량이 약 33%정도 늘어나는데, 여기에 이산화탄소 활용을 통한 정부보조금까지 더해지기 때문에 석유회사입장에서는 이 기술을 활용하면 할수록 이익이 더욱 늘어나는 구조임.
그러나 원유회수기술은 이산화탄소를 사용하여, 더욱더 많은 온실가스를 배출하는 탄화수소 에너지를 생산하는 것이기 때문에 저탄소, 친환경 탄소기술이라고 불릴 수 없음.
탄소의 자원화, C1 리파이너리 산업
C1 리파이너리는 말 그대로 탄소(C) 1개로 이루어진 탄화계 물질들 즉, 기존 화력발전소나 제철소등에서 발생하는 이산화탄소를 활용하여 기존에 탄화수소계를 활용하여 생산하는 플라스틱을 포함한 화학소재와 수송연료를 생산하는 기술을 일컫는 말로써, 만약 이러한 C1 리파이너리 기술이 상업화가 된다면 현재의 석유나 천연가스등 메탄수소계를 추출,생산을 통한 발전된 기존의 산업구조가 탄소재활용 및 순환구조로 변화되는 산업으로의 패러다임 전환이 일어날 수 있다.
C1 리파이너리 산업의 핵심은 바로 'Syngas' 혹은 'Synthetic gas'라 불리는 합성가스라 불리는 물질의 가스화에 있는데,
본래 합성가스라 함은 암모니아나 메탄올 등 화합무 합성용 원료가스라 불렸으나, 최근 피셔-트롭슈 합성(Fischer-Tropsch synthesis)을 거쳐 합성 연료의 제조에 사용되는 중간 원료가스로 메탄부터 중질유에 이르는 석유계 탄화수소가스로 합성연료라고 이해할 수 있다.
피셔-트롭슈 합성(Fischer-Tropsch synthesis)은 1923년 독일의 F.피셔와 H.트로프슈가 일산화탄소와 수소로 액체상태이 탄화수소를 합성하는 방법을 처음으로 성공한 합성방법으로, 1920년대 독일은 석유자원이 부족했지만 석탄이 풍부하여 석탄을 활용하여 대체 연료를 제조하기 위한 방법으로 고안된 것인데, 최근 탄소저감이 전 지구적인 잇슈화되면서 본 합성기술의 원료물질인 일산화탄소 및 이산화탄소, 폐플라스틱등의 폐기물로부터 합성가스 생산이 가능한 GTL(Gas To Liquid)기술을 통해 C1리파이너리 산업으로써 주목을 받고 있는 중이다.
위의 사진을 보다시피, 본 합성가스를 이용하여 메탄올과 가솔린, 디젤, 올레핀, 암모니아 등 다양한 기존 석유기반 화학물질들을 생산할 수 있는데, 아이러니컬하게도 이러한 합성가스을 만드는데 핵심물질이 바로 수소와 탄소라는 점이다.
종합적으로 볼때 현재 진행 중인 탄소중립과 수소경제로의 전환은
1. 탄소중립화정책에 의해 포집되는 탄소포집기술발전과
2. 태양광이나 풍력등 자연에너지를 통한 수전해발전처럼 탄소배출없이 수소를 얻을 수 있는 청정수소획득기술의 발전, 3. 그리고 이들의 다양한 결합방식으로 필요한 물질로 변환시킬 수 있는 개질기술의 발전
을 통해 석탄을 태워 증기의 힘으로 물리적에너지를 얻기 시작한 산업혁명이후로부터 이어져온 탄소기반산업으로부터 탈탄소산업으로의 완전한 산업 패러다임 전환으로의 시도라 볼 수 있음.
(본 글은 작성시점의 각종 자료들을 통해 알려진 사실들을 종합하여 작성되었으며, 특정 사안에 개인적인 관점이 포함되어 있습니다. 따라서 부족한 제 주관적인 의견이 포함되어있음을 알립니다.)
