직접탄소포집 DAC와 기후테크

직접탄소포집 DAC와 기후테크

직접탄소포집 DAC와 기후테크는 기후위기에 대응하기 위해 필요한 기술입니다. 인류는 매년 약 590억톤의 이산화탄소를 발생시키며 지구가 허용하는 탄소예산은 이제 10년도 채 남지 않았습니다. 캐나다의 카본엔지니어링, 스위스의 클라임웍스, 한국의 로우카본과 캡처6는 DAC와 관련된 기술 개발에 적극적이며 기후위기에 능동적으로 대응하기 위한 관련 기술과 설비를 지속적으로 늘려나갈 것입니다.   

 

목차

기후테크를 바라보는 관점

DAC

DAC 연구 지원

기후테크 육성 정책

DAC 기업

 

기후테크를 바라보는 관점

일론 머스크는 2025년 4월까지 직접탄소포집(DAC, Direct Air Capture)을 포함한 탄소제거기술(CDR, Carbon Dioxide Removal) 선정하고 대회를 열고 있습니다. 총 상금은 1억 달러입니다. 빌 게이츠도 2020년에 기후변화에 대응하는 신재생에너지 기술을 지닌 첨단 스타트업에 투자하는 브레이크스루 에너지 벤처스(벤처캐피탈)을 설립하고 직접탄소포집 기술 기업을 지원하고 있습니다.

미국을 대표하는 두사람이 기후테크(Climate +Technology)에 대규모 투자하는 이유는 기후변화로 지구 열대화를 막거나 늦추기 위해서 입니다. 2023년 전 세계가 역대 가장 더운 여름을 지나며 실효성 있는 기후테크에 투자해야 한다는 목소리가 높아지고 있습니다.

지난 7월말 세계기상기구 (WMO)와 코페르니쿠스기후변화서비스(C3S, EU 기후변화 감시기구)는 7월 들어 3주 간 온도가 평년보다 1.5도 가량 높으며, 1940년 관측 이래 최고치라고 발표했습니다.

기후위기에 대처할 남은 시간이 많지 않습니다. 기후변화 정부 간 합의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)의 보고서에 의하면 지구의 온도 상승을 1.5도 내로 지키기 위해 남은 탄소예산(지구 자정능력을 유지하면서 인류에게 허용된 온실가스 배출 총량)은 5,000억tCO2eq(이산화탄소 환산톤) 수준입니다. 연간 탄소 배출량 590억tCO2eq 기준으로 남은 시간은 10년이 되지 않습니다. 이에 따라 많은 전문가들은 전세계가 지구 온도를 낮추기 위해 적극적으로 나서야 한다고 강조하고 있습니다. 이에 따라 과학자 및 산업계가 CDR 기술 및 DAC를 관심있게 바라보고 있습니다. 과연 DAC는 기후위기에 대응하는 인류의 무기가 될 수 있을것인지 살펴보겠습니다.

 

 

 

 

 

 

 

DAC

미국 글로벌써모스탯의 DAC

 

환경부 온실가스종합정보센터에 의하면 지난해 우리나라 온실가스 배출량이 6억5,450만톤입니다. 2030년까지 2018년 대비 40% 온실가스 배출량을 감축하고자 하는 정부의 목표를 달성하기 위해서는 매년 5 ~ 6%씩 온실가스 배출량을 줄여야 합니다. 하지만 현재의 온실가스 배출 감축 속도로는 목표 달성이 어려운 것이 현실입니다. 때문에 확실한 성과를 보장하는 방법으로 DAC를 관심있게 지켜보는 중입니다.

 

DAC는 대기 중 이산화탄소를 물리적이나 화학적으로 직접 분리해 농도를 낮춥니다. 공장, 발전소 등에서 발생하는 이산화탄소를 포집, 활용, 저장(CCUS)하는 것과 유사하지만, 굴뚝이 아니라 공기에서 직접 이산화탄소를 분리합니다. 포집된 농축 이산화탄소는 지하 암석 또는 지층 내에 저장하거나 화학제품, 시멘트, 연료 등 제품으로 활용하기도 합니다. 기술적으로는 아직 초기 단계입니다.

 

기술적으로 DAC는 고체 기반 DAC(S-DAC), 액체 기반 DAC(L-DAC)로 나뉩니다. 고체 기반 DAC는 이산화탄소를 선택적으로 흡착하는 아민(Amine, 암모니아 수소원자가 탄화수소기로 치환된 유기화합물) 첨가 고체 흡착제 필터를 사용합니다. 액체 기반 DAC는 공기를 수산화물 용액에 통과시켜 포집합니다. 액체 기반 DAC에서 이산화탄소 1톤을 포집시 사용되는 물의 양은 약 4.7t입니다.

DAC는 상대적으로 설치 면적이 작고, 어디든 쉽게 설치하고 활용할 수 있으며, 포집한 이산화탄소를 제품 또는 원료로 활용할 수 있는 장점이 있습니다.

 

탄소포집기술 / 자료 = 과학기술정보통신부

 

그러나 아직까지 DAC의 비용은 다른 탄소포집제거 기술 보다 매우 높습니다. 업계에서는 이산화탄소 포집은 가성비가 안 나오는 기술이라고 회의적으로 바라보고 있습니다. 2022년 국제에너지기구(IEA)의 DAC 관련 업체에 대한 보고서에 따른 포집 비용은 이산화탄소 1t당 약 200 ~ 700 달러로 추정하고 있습니다. 이산화탄소 보관 및 운송 비용이 빠진 자료이며 보관 및 운송비를 감안하면 600 ~ 1,000 달러까지 증가합니다. 유사한 규모의 바이오 에너지 탄소 포집저장(BECCS) 기술의 비용이 15 ~ 80달러로 아직까지 가성비 측면으로는 비교할 수 없습니다.

** 바이오 에너지 탄소 포집저장(BECCS) : 생물 에너지 (바이오 매스로부터의 에너지) 사용과 지질 탄소 포집 및 저장을 결합하여 음의 이산화탄소 배출을 생성하는 잠재 온실 가스 완화 기술입니다. 다만 바이오 매스에서 발생하는 에너지에 대해서도 논란이 많습니다.

 

 

DAC 연구 지원

DAC 기술에 대한 연구를 지원하고 있습니다. 과학기술정보통신부는 DAC 원천기술 개발 및 구축에 대한 연구과제에 3년간 총 197억원의 예산을 지원할 예정입니다. 공기 중 400ppm 수준의 희박한 농도 조건에서 이산화탄소를 효과적으로 포집하는 혁신적인 소재를 개발하여야 하고 흡착 효율을 극대화하는 기술을 개발해야 합니다. 기술적 난이도와 불확실성은 높은 수준입니다. 미국 정부도 DAC 연구 및 설비 확대 지원을 위해 대규모 투자를 진행 중입니다. 약 35억 달러에 달하는 정부 지원금이 DAC 허브 건설에 사용될 예정이며, 미국 전역에 4개의 허브 건설을 목표로 하고 있습니다.

 

 

기후테크 육성 정책

2050 탄소중립녹색성장위원회는 2030년까지 민관 합동으로 약 145조 원의 투자를 통해 기후테크 분야의 유니콘 기업 10개를 육성하고 신규 일자리 10만 개를 창출하겠다고 2023년 6월 발표하였습니다.

5대 금융 그룹이 기후테크 산업 분야의 채권, 대출, PF 등의 방식으로 약 135조원의 투자를 지원하고, 기업형 벤처캐피탈 등 기업의 ESG 활동과 연계하여 2,000억 원 규모의 투자를 활성화하기로 하였습니다.

기후테크 기업 성장을 위한 융자 보증 등 기후 금융을 2030년까지 8조원 규모로 확대하고, 산업기술혁신펀드 내 전문펀드를 신설하여 4,000억 원 이상의 정책펀드도 조성하기로 하였습니다.

1조원 규모의 기후 문제 해결형 대규모 연구개발도 추진합니다. 유망 기후테크 기술이 산업현장에서 활용될 수 있도록 하기 위함입니다.

기후산업규제혁신위원회를 통해 기후테크 글로벌화를 방해하는 관련 규제도 개선할 예정입니다.

소풍벤처스, BNZ파트너스 등은 국내 기후테크 스타트업에 가장 활발하게 투자하고 있습니다. 특히 소풍벤처스는 기후테크 스타트업에 대해 100억원 규모의 펀드를 조성하였으며, 액셀러레이팅 프로그램도 운영하고 있습니다.

 

 

DAC 기업

전세계적으로 약 10여개 기업이 DAC 관련 기술을 개발 중입니다. 대표적으로 캐나다 카본엔지니어링, 미국 글로벌써모스탯, 스위스 클라임웍스, 대한민국의 로우카본 및 캡처6 등이 있습니다.

 

카본엔지니어링

정유회사 옥시덴탈의 투자를 받은 카본엔지니어링은 연간 포집량 100만톤 규모의 DAC를 텍사스 퍼미안 분지에 건설 중입니다. 2024년 가동을 목표로 하며 공사가 한창 진행중입니다. 연간 약 25만대 차량에서 발생하는 이산화탄소를 포집할 수 있는 규모로 계획대로 라면 세계 최대규모의 DAC가 됩니다.

 

클라임웍스

클라임웍스는 스위스 ETH 취리히 대학의 스핀오프 기업으로 DAC 건식 포집용 흡착제 기술에 특허를 다수 보유하고 있습니다. 클라임웍스는 2009년 이산화탄소 흡착제 단가를 낮추기 위해 셀룰로스 기반 지지체를 활용하여 생산된 흡착제로 건식 포집을 실증하였습니다. 또 연간 4,000tCO2eq의 이산화탄소 포집이 가능한 건식 포집 설비 오르카(Orca)를 아이슬란드 헬리셰이디 지열발전소 인근에 설치하여 2021년부터 운영하였습니다. 2022년부터는 오르카보다 더 큰 매머드를 오르카 인근에 건설하기 시작했습니다.

 

대기중의 이산화탄소를 포집하는 기술 DAC

 

로우카본

로우카본은 산업공정에서 발생하는 이산화황과 이산화탄소를 제거하는 기술을 보유하고 있습니다. DAC 시스템에 사용할 수 있는 습식 포집제인 KCL 포집제를 개발하고 이를 활용하는 실증하는 중입니다. KCL 포집제는 포집 후 이산화탄소 분리 과정이나 추가적인 이산화탄소 활용 과정 없이 포집 단계에서 탄산칼슘이나 탄산나트륨이 합성되는 것이 큰 장점입니다.

lowcarbon

 

캡처6

캡처6는 습식 기반 DAC 기술을 개발했습니다. 기존 담수화 시설 또는 수처리 시설에 설치가 가능하여 DAC의 약점인 높은 비용 문제를 해결했다고 평가 받고 있습니다. 캡처6의 또다른 장점은 언제든지 수자원의 공급이 가능하다는 것입니다. 소풍벤처스가 투자를 진행하고 있습니다. 소풍벤처스에 따르면 캡처6의 DAC는 공장을 따로 건설하지 않아도 기존 담수화 시설이나 수처리 시설에 설치 가능하다는 점에서 건설 및 운영 비용을 획기적으로 절감할 수 있다고 합니다.

캡처6의 DAC는 기존 담수화 시설 또는 수처리 시설에 설치가 가능합니다.