호주 오트웨이 CCS 실증센터
폐가스전·대염수층 기체 유출 막아
2004년부터 3단계 실증과정 순조
글로벌 연구진, 기술 안정성 고도화
韓, 화석연료 수입 대응 당면과제
대규모 저장소 확보·기술개발 시급
“지금 여러분이 밟고 있는 땅 아래 수만 톤의 이산화탄소(CO₂)가 저장돼 있습니다”
지난 15일(현지시간) 호주 빅토리아주 멜버른에서 차로 3시간쯤 달려 도착한 오트웨이 국제 탄소포집·저장(CCS) 실증센터. 폴 바라클로프 CO2CRC 최고운영책임자(COO)는 CCS 실증을 통해 가장 안전하고 확실한 CO₂ 저장 방법을 연구하고 있다며 이 같이 말했다.
호주 국책 연구기관인 CO2CRC가 2004년부터 운영 중인 이곳은 4.5㎢ 면적의 광활한 초원을 무대로 CCS 실증을 진행 중이다. 현존하는 실증 사이트 중 최대 규모로 호주 정부 산하기관 및 대학 연구소를 비롯해 글로벌 에너지 기관에서 나온 다국적 연구원이 CCS 기술 안정성을 고도화하고 비용을 절감하는 방안을 찾고 있다.
◇지층에 갇힌 CO₂, 영구 격리
호주 정부가 오트웨이를 실증지로 낙점한 것은 CCS 연구의 최적 조건을 모두 갖추고 있었기 때문이다. 앞서 호주 최대 자원개발 업체 산토스가 이곳에서 가스전 탐사에 나섰고 그 결과 매장 가스에 CO₂가 80% 이상 포함돼 있다는 것을 확인했다. 채산성이 떨어진다는 이유로 산토스가 포기한 가스전은 CO₂ 포집의 최적지가 됐다. CO₂를 저장할 수 있는 폐가스전, 대염수층 또한 모두 존재했다. 폐가스전과 대염수층은 기체가 상부로 이동하지 못하게 막아주는 덮개층이 있기 때문에 CO₂ 또한 유출되지 않는다.
2004년부터 시작한 실증은 현재 3단계를 지났다. 폐가스전을 대상으로 진행한 1단계에선 총 6만5000톤의 CO₂를 묻었다. 2단계에선 대염수층에 1만5000톤을 저장했다. CO₂를 기체, 액체의 경계인 초임계 유체 상태로 각각 지하 1.5㎞ 및 2㎞의 폐가스전과 대염수층에 주입했고 물에 용해된 CO₂가 지층의 공극에 안정한 상태로 저장되는 것을 확인했다. 이렇게 저장된 CO₂는 시간이 흐르면 탄산칼슘으로 변한다. 광석화하는데 수백만년이 걸리긴 하지만 CO₂를 영구격리할 수 있는 가장 확실한 방법으로 CCS가 꼽히는 이유다.
3단계에선 모니터링 방법을 고도화했다. 센서 역할을 하는 지오폰을 광섬유 기반 음향 감지 시스템으로 대체했다. 지층에 주입한 CO₂의 움직임을 3차원으로 파악할 수 있게 됐고 25일이 걸리던 모니터링 주기가 3일로 단축됐다. 한국지질자원연구원은 초기부터 연구에 참여해 모니터링 방법, CO₂ 확산 속도 개선 등 과제에서 역할을 수행했다.
바라클로프 COO는 “최초 CO₂를 주입한 것은 2008년으로 지금까지 지상으로 올라오지 않고 안전하게 저장된 것을 확인했다”면서 “가스전이나 대염수층은 수만년동안의 지진 등에서 견딘 지층으로 CO₂의 저장 안정성이 충분히 입증됐다”고 강조했다.
◇세계가 주목하는 CCS
오트웨이 실증 프로젝트는 세계 최대 천연가스 수출국인 호주의 고민에서 시작됐다. 호주는 2022년 기준 약 162Bcm(Billion Cubic Meter, 약 1억 2300만톤)의 천연가스를 생산, 이 중 70%를 수출했다. 천연가스 생산 과정에서 필연적으로 CO₂가 발생한다. 호주에게 CCS는 국부의 원천인 화석연료 수출과 탄소중립이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 핵심 기술이다.
지난해 5월 집권에 성공한 호주 노동당은 CCS 산업 활성화를 탄소중립 달성의 핵심 방안으로 보고 관련 정책을 펼치고 있다. 최근 원활한 '국가간 CO₂ 이송'을 위한 국제협약 비준을 위한 관련 법안을 하원을 거쳐 상원에 상정했으며 승인을 앞뒀다. 해외에서 발생한 CO₂를 들여와 저장하는 사업을 상용화하기 위한 포석이다.
각국 기업, 연구기관도 걸음을 맞추고 있다. 미국 셰브론은 오트웨이에서 현재 진행 중인 프로젝트에 1600만 호주달러를 투자 예정이다. CO2CRC 역시 약 4000만 호주달러 규모의 외부 펀딩을 계획중이다. 엑손모빌, 쉘, BP 등 글로벌 오일·가스 기업이 CO2CRC와 협업에 나섰다. 지난해 2월 CO2CRC는 SK E&S를 비롯해 한국 K-CCUS추진단, 한국무역보험공사와 CCS 사업 협력 관련 다자간 업무협약을 체결했다.
◇CCS, 탄소중립 필수기술...저장 잠재력 확보는 숙제
국제에너지기구(IEA)는 '2050 글로벌 탄소중립 시나리오'에서 “CCS기술이 없다면 지구 온도 상승을 1.5도로 제한하는 목표를 달성하는 것이 사실상 불가능하다”고 단언했다. CCS 기술 기여도는 총 감축량의 18% 수준으로 제시했다. 단일 기술로는 탄소감축에 가장 크게 기여하는 수치다.
유엔 산하 '기후위기에 관한 정부 간 협의체'(IPCC)도 지난 3월 'CCS 기술의 적극 활용'을 권고하는 내용의 보고서를 발표했다.
현재 세계에서 상업 운영중인 CCS 프로젝트는 30여개에 이른다. 지난해 기준 계획된 사업을 모두 합치면 총 CO₂ 처리 용량은 2억 4400만 톤에 이른다. 신규 개발 중인 CCS 프로젝트도 160여개를 넘어섰으며 평균 CO₂ 주입량도 지속 증가해 최근 3년간 연 1000만톤 이상의 대규모 프로젝트 운영 계획이 연이어 발표됐다.
박용찬 지질자원연구원 박사는 “신재생에너지 만으로는 탄소중립을 달성할 수 없고 화석연료 또한 사용을 완전히 규제할 수 없다”면서 “CCS를 탄소중립의 주요 수단으로 활용할 수 밖에 없는 상황에서 각국이 경제성과 상용 사이트 확보에 매달리고 있다”고 말했다.
우리나라는 최근 '제1차 국가 탄소중립 녹색성장 기본계획' 정부안을 통해 2030년 탄소배출량을 2018년 배출량 대비 40% 감축할 계획이라고 밝혔다. 정부는 이번안에서 CCUS 기술을 활용한 탄소 배출량 감축 목표치를 기존 1030만 톤보다 많은 1120만 톤으로 상향했다. 제조업이 GDP의 약 25%를 차지하는 한국의 현실에서 탄소 저감과 동시에 산업경쟁력을 유지하기 위해 CCS가 반드시 필요하다고 본 것이다.
화석연료 대부분을 해외에서 수입하는 우리나라 상황을 봐도 CCS는 당면 과제다. 세계 각국이 화석연료 수출, 개발 과정에서 발생하는 CO₂ 처리를 의무화할 것으로 예상된다. 호주는 이미 해당 규제를 법제화했다. 호주에서 유가스전을 수입, 개발하는 우리 기업은 당장 CO₂ 처리 의무를 준수해야 한다.
이와 관련해 대규모 저장소 확보 또한 시급한 과제다. 그동안 국내 CCS 기술은 주로 석탄화력 발전소에서 발생하는 탄소를 포집하는 데 집중됐다. 우리나라는 2017년 세계에서 세번째로 탄소 저장기술의 해상 실증에 성공하는 등 기술 수준이 올라와 있으나 국가 NDC 목표 달성에 필요한 수준의 대규모 저장소 확보 노력은 미진하다.
업계 관계자는 “세계 주요국이 CCS 기술 개발과 CO₂ 저장소 확보에 사활을 걸고 있는 상황에서 한국도 CO₂ 운송 관련 법률이나 제도 관련 협의를 서둘러야 한다”며 “동남아, 호주 등 아태 지역에 저장소를 확보하게 되면 운송 거리 감소로 CCS 사업의 경제성도 크게 개선될 것”이라고 말했다.
호주 오트웨이=최호 기자 snoop@etnews.com
