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이산화탄소 포집 및 저장기술 실용화 열쇠는 ‘수송’





파이프시스템 vs 선박… 비용이 관건


화력발전소나 제철소, 정유공장 등에서 대규모로 발생하는 이산화탄소를 포집해 해양 퇴적층에 저장하는 기술(CCS. Carbon Capture and Storage)이 이르면 2016년 울릉분지나 제주분지, 군산분지에서 실증사업에 들어간다.

2008년 국제에너지기구(IEA)가 2050년까지 온실가스의 10%를 CCS로 감축한다는 계획을 발표한 이후 미국, 노르웨이, 호주, 유럽 등에 이어 우리나라도 7월 ‘국가 CCS 종합 추진계획’을 수립했다.

2011년까지 이산화탄소 저장 잠재량 평가를 완료하고 2016년부터 이후 연간 300만 톤의 이산화탄소를 저장, 2030년에는 국가 온실가스 감축량의 약 10%인 이산화탄소 3200만 톤을 감축하겠다는 계획이다.





● 포집-저장 사이 ‘수송’이 관건


현재 우리나라의 CCS는 이산화탄소 ‘포집’과 ‘저장’ 두 가지에 초점이 맞춰져 있다. 대표적인 예로 서울화력발전소나 영동화력발전소 같은 주요 화력발전소에서는 이산화탄소를 흡착제를 이용해 이산화탄소를 포집하는 시험설비가 가동 중이다.

한국해양연구원은 2005년부터 국토해양부 과제로 대용량의 이산화탄소를 해양의 퇴적층에 주입하는 기술을 연구해왔다.

그러나 정작 포집한 이산화탄소를 저장할 곳까지 운반하는 수송 기술은 연구가 부족한 실정이다. 대용량의 이산화탄소를 한 번에 쉽게 이송하기 위해서는 포집한 이산화탄소를 압축, 냉각해서 액체 상태나 액체와 기체의 중간 상태인 초임계 상태로 바꾼다.

한국해양연구원 시스템안전연구소 강성길 박사는 “압축 냉각된 이산화탄소는 주위 압력이나 온도에 따라 이동 특성이 민감하게 변한다”며 “압력과 온도를 일정하게 유지할 수 있는 수송시스템이 필요하다”고 설명했다.

강 박사는 “이산화탄소는 질소나 황 같은 불순물이 섞여있는 정도에 따라서도 이동 성질이 다르고, 일정온도 아래에서는 하이드레이트 같은 고체로 굳어버리는 성질도 있다”며 “이산화탄소에 화학물질을 첨가해 이러한 물성을 조절하는 연구를 진행하고 있다”고 덧붙였다.




● 파이프시스템 vs 선박


현재 이산화탄소 수송 수단 후보로 경합을 벌이고 있는 것은 파이프시스템과 수송 선박이다. 판단 기준은 결국 ‘경제성’이다.

파이프시스템은 비용이 수송 거리에 비례해서 증가하기 때문에 단거리 운송에 유리하다. 실제로 우리나라가 CCS 사업을 구축하려고 하는 울릉분지는 육지와 65km남짓 떨어져 있기 때문에 다른 나라에 비해 수송 거리가 짧은 편이다.

한국해양연구원 시스템안전연구소 허철 박사는 “파이프의 직경을 넓히면 경제성은 좀 더 확보할 수 있지만, 파이프는 한 번 설치하면 이산화탄소 수송량이 늘거나 줄었다고 해서 추가하거나 제거하기 어렵기 때문에 처음 설계할 때 신중해야 한다”고 설명했다.

그에 비해 이산화탄소 탱크에 이산화탄소를 싣고 운반하는 선박은 수송량을 유연하게 조절할 수 있다. 게다가 선박은 한 번 제작하면 수송 거리가 길어져도 연료비용 외에는 추가 비용이 발생하지 않는다. 선박이 장거리 운송에 유리한 이유다.

단 선박은 처음 제조 시 비용이 많이 든다. 또 화석 연료를 사용해 움직이기 때문에 이산화탄소를 감축하는 사업에서 이산화탄소를 발생시킨다는 문제점이 있다.

국토부는 7월 ‘국가 CCS 종합 추진계획’에서 2016~2020년에는 이산화탄소 수송 선박을 우선 구축하고, 2020년 이후 다양한 이산화탄소 배출원과 저장소를 연결하는 파이프시스템을 구축한다는 절충안을 내놨다.

허 박사는 “경제성과 안전성, 또 우리나라 지형의 특수성을 고려해 수송체계를 구축해나갈 계획”이라고 밝혔다.

 

 

 

 



이영혜 동아사이언스 기자 yhlee@donga.com



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