CCUS, 탄소포집 공정/개념

CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage)는 화학연료를 사용하는 전통산업 공장(화학, 제철, 시멘트 등)에서 발생하는 이산화탄소를 선별적으로 골라서 고농도로 대량 포집한 뒤, 이를 산업적으로 재활용하거나 저장하는 기술을 통틀어 말한다.  

 

(1)연소전 포집, (2)연소 후 포집, (3)순산소 연소 중 포집 기술이 있는데, (2)연소 후 포집 기술이 가장 보편화 되어 있으며, 연소 후 포집 중에서도 액상 흡수제를 이용한 습식포집을 통한 방식이 주로 쓰인다. 

 

연소 후 습식포집 공정을 살펴보면, 

 

(1)배기가스의 흡수탑 투입

배기가스가 흡수탑 하단으로 들어가는데, 이때 배기가스에는 물, 질소, 10~15% 농도의 이산화탄소로 구성된다. 흡수탑 상단에서 액상 흡수제가 주입되면서 배기가스 중 이산화탄소를 선별하여 포집하고, 나머지 분리된 물, 질소는 흡수탑 굴뚝으로 배출된다.

 

(2) 재생탑 이송- 재사용

흡수제와 이산화탄소는 재생탑으로 이송되는데, 여기서 열처리를 통해 다시 재생되어 흡수탑으로 보내져 재사용된다. 흡수-재생 과정을 거치면서 이산화탄소는 90%이상의 고농도로 포집되고, 압축과정을 거쳐 저장소로 이송된다. 

(3) 이송 - 저장 

파이프나 선박으로 이송된 이산화탄소는 800m 이상 깊이의 폐 유전이나 가스전, 대 염수 층등에 저장되거나 원유 및 메탄 회수(EOR)에 사용된다. 지중에 주입된 이산화탄소는 덮개함에 의해서 누출되지 않고 저장된다. 

 

이 외에도 이산화탄소는 촉매나 전기화학적 공법 등의 화학적 전원 기술, 생물학적 기술로 처리 전환되어 고분자나 탄산칼슘, 바이오니젤로 재활용이 가능하다. 

 

지금은 CCS(저장)에 초점을 맞춰져 있으나, CO2를 시장가치가 있는 물질로 전환하는 것 까지 포함하는 개념인 CCU 기술은 난이도가 높고, 생산단가가 높아 아직 시작단계이다.  

(현재 전세계적으로 21개의 대규모 상업용 CCUS설비가 있으나, 영구저장 및 석유회수 증진 용도로 운영되고 있다. 한국은 땅이 좁아 저장에 대해서 활용된 인프라가 제한적이며, 그래서 결국 우리나라는 CCS에 대한 인센티브를 지원할 유인이 있다.) 

 

 

한국 CO2 CCUS 연구개발센터에서 제작한 공정 영상이다. 

 

https://www.youtube.com/watch?v=tPzJ7Q_iG6A 

 

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흡수제 관련하여 이미 유니드와 같은 기업이 라이징 스타가 되었다. 좀더 탐색할 분야는 "Utilization" 쪽으로 봐야 할 듯 한데, 아직 우리나라의 CO2 화학전환/생물 전환 등의 자원화 연구는 실증 단계에 그쳐 있다.