[그게 뭔가요] 공기 중 탄소를 직접 없앤다? DAC

 

“아무리 테크가 발전해봐라. 기후온난화로 지구 생명체가 모두 멸망하면 말짱 꽝인 것을”

요즘 취재하면서 가장 많이 듣는 이야깁니다. 날씨가 정말 미친듯이 덥잖아요? 인공지능이 발전해서 인간의 노동을 대신하고 메타버스에서 신세계가 열린다고 한들, 지구 온도가 1.5도 이상만 더 올라도 이 모든 게 다 아무 소용없는 얘기가 되겠죠.

탄소를 줄이기 위한 여러 기술들이 개발되고 있고, 기업에도 탄소 배출을 줄이라는 엄명이 떨어졌습니다. 그러다가 사람들은 이런 아이디어를 냅니다. “대기 중 탄소를 직접 포집해서 없애는 건 어때?” 그게 바로 직접 공기 포집, 즉 ‘다이렉트 에어 캡처(Direct Air Capture, DAC)’입니다.

DAC는 어떤 기술?

기본적인 아이디어는 대기 중에서 이산화탄소만 떼어내 농축 이산화탄소를 만들어내는 겁니다. 대기 중의 공기를 커다란 팬(송풍기)으로 빨아들이고, 그 중에서 이산화탄소만 분리해 포집하는 방식으로 동작하죠. 팬으로 빨아들인 이후에 이산화탄소를 걸러내는 공정에는 크게 두 가지 방식이 있습니다. 

우선 필터 흡착입니다. 어떤 필터를 쓰냐면요, 이산화탄소를 흡수할 수 있는 화학물질을 발라 코팅한 것이죠. 이 필터가 공기 중 이산화탄소를 흡수합니다. 그러고 난 후 필터를 가열해 포집한 이산화탄소를 방출하죠. 또 다른 방식으로는 수산화칼륨과 같은 화학 용액을 써서 대기중의 이산화탄소만 화학적으로 분리해내기도 합니다.

포집한 탄소는 어떻게 되냐고요? 분리되면서 농축된  이산화탄소는 영구적으로 어딘가에 저장되거나(대표적으로 땅에 묻는 방식이 있죠), 혹은 탄산 음료 제조, 합성항공유(연료) 등 다른 탄소중립 제품의 원료로 쓰이도록 변형됩니다. 이산화탄소가 걸러진 공기는 대기 중으로 방출되고요.

이런 방식을 쓰려면 생각보다 큰 공간이 필요합니다. 아까 커다란 팬을 써서 공기를 흡입한다고 했으니까요, 이 팬을 설치하고 이산화탄소를 분리해낼 수 있는 모듈식 이산화탄소 수집기 컨테이너를 설치해야 합니다. 즉, 일정 규모 이상의 공간이 필요하다는 이야긴데요. 

그러나 땅이 필요하고 장비가 커다랗다고 해서 다 비효율적이기만 한 것은 아닙니다. 오히려 DAC 컨테이너 한 대를 설치하는 땅에 심는 나무의 수(대략 220그루)와 비교한다면, 수집기 한 대가 나무보다 약 1000배 이상의 탄소 절감 효율을 낼 수 있다고 하니까요.

넷제로 시나리오 아래에서 DAC는 필수적인 기술로 여겨집니다. 아래는 외교부가 발간한 DAC 보고서 게재된 그래프인데요, 2050년까지 DAC가 빠르게 확대될 것으로 전망하고 있습니다. 그래프에 따르면, 2050년 DAC가 이산화탄소 포집의 13%, 저장의 64%를 담당할 것으로 예측됩니다. 

출처=외교부

어떤 곳들이 DAC를 하나?

세계적으로는 18개 정도의  직접공기포집 설비가 설치돼 DAC 프로젝트가 운영 중인 것으로 파악됩니다. 그중에서 가장 많이 알려진 곳은 스위스의 클라임웍스, 캐나다의 카본 엔지니어링, 미국의 글로벌 서모스탯 등이 있습니다. 이 회사들이 모두 같은 방식으로 DAC 기술을 구현하고 있지는 않는데요. 

클라임웍스 같은 경우는 흡착 필터를 써서 이산화탄소를 포집하고 이후에 탄소를 채소를 키우는 온실에 공급하고 있습니다. 빌 게이츠로부터 투자 받은 카본 엔지니어링의 경우에는 수산화용액을 써서 걸러낸 이산화탄소를 합성연료를 만드는데 공급하고 있고요. 

DAC 기술은 아직 초기 단계라 국내에서는 이제 막 관심을 보이고 있는 상황입니다. 최근에 소풍벤처스와 카카오임팩트가 ‘탄소중립과 녹색성장을 위한 이산화탄소 대기직접포집(DAC) 기술의 역할’을 주제로 세미나를 열고, 이 자리에서 ‘캡처6’의 탄소제거 크레딧을 구매하기도 했는데요.

캡처6는 농축수를 활용, 수처리와 전기 분해를 통해서 공기 중 이산화탄소를 포집하는 기술을 확보하고 있는 곳입니다. 미국 실리콘밸리를 기반으로 한 기업이지만 국내 기후전문가로 통하는 박형건 전 녹색기후기금(GCF) 부국장이 부사장으로 합류하기도 한 곳입니다.

DAC의 한계

DAC는 탄소를 직접 포집하는 기술 중 가장 진보한 것이라 불리면서 주목 받고 있지만, 아직은 극복해야 할 한계도 있습니다. 크게는 두 가지입니다. 비용 대비 효과가 있느냐 하는 문제와 앞서 언급한 것처럼 포집된 탄소를 어떻게 처리하느냐가 논점이죠.

국제에너지기구(IEA)가 지난 2022년 낸 DAC 관련 보고서에서 “공기 중에서 이산화탄소를 포획하는 것은 탄소 포획의 가장 비싼 응용 분야”라고 지적하고 있습니다. 왜냐하면,  대기 중의 이산화탄소는 함유량이 0.04% 정도로 전력이나 시멘트 설비 등에서 배출하는 가스보다 이산화탄소 농도가 희석이 되어 있기 때문에 다른 포집 기술 대비 드는 돈이 많다는겁니다. 

또, 포집된 탄소를 저장하기 위해서는 고압 압축이 필요하기 때문에 자본과 운영비용이 늘어날 것이 예상됩니다. 제거된 탄소를 영구 저장하기 위해서는 이산화탄소 저장 인프라도 필요한데, 안전과 효율성을 위한 측정과 모니터링, 검증 등이 필요한 상황이죠.

정부는?

우리 정부도 DAC에 관심이 큽니다. 지난 2021년 발표한 ‘2050 탄소중립 시나리오’에 따르면 탄소중립 목표를 달성하기 위한 방안 중 하나라 DAC가 언급됐는데요.

참고로 탄소중립녹생성장위원회가 발표한 2050 탄소중립 시나리오에는 두 개 안이 있고요, 두 가지 모두 국내 (탄소) 순배출량을 0으로 목표하고 있습니다. A안은 화력발전을 전면 중단하는 반면, B안은 화력 발전이 일부 잔존하는 대신 CCUS 등의 기술을 적극 활용하는 방안을 담고 있죠.

참고로, CCUS는 Carbon Capture Utilization and Storage의 약자로 공기 중에 배출되는 이산화탄소(CO₂)를 포집(Capture)하여 활용(Utilization) 또는 저장(Storage)하는 기술을 말합니다. DAC는 이 CCUS의 한 갈래로이기도 합니다.

다른 나라 정부는 조금 더 활발하게 움직이고 있습니다. 미국, 캐나다, 유럽연합(EU), 영국 등이 직접공기포집 기술의 연구개발과 설비 확대에 세액 공제를 포함해 다양한 지원 정책을 시행 중인데요. 예를 들어서 미국 에너지부의 경우에는 직접공기포집과 관련해 연구개발 지원을 발표했고, 4개 직접 공기포집 허브, 운송과 저장 인프라 구축을 지원하는데 35억달러의 예산을 배치했습니다.

외교부는 직접공기포집 설비 확산을 위해서 타국의 사례를 참고, ▴대규모 직접공기포집 설비 확대 지원 ▴관련 공급망 혁신 ▴이산화탄소 저장소 확보 ▴국제 공인 직접공기포집 인증 및 보고기준 마련 ▴탄소중립 전략에서의 직접공기포집 역할 평가 ▴국제협력 등의 정책 제언을 했습니다.

** 참고 자료
= 소풍벤처스와 카카오임팩트가 개최하는 월간 클라이밋 7월 세미나 발표 내용(https://www.impactclimate.net/monthlyclimate/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=15552960&t=board)
= 직접대기탄소포집 ․ 저장(DACCS) 기술에 대한 우리나라 R&D 정책 방향성 연구, 송예원·오채운 (https://ekscc.re.kr/xml/32387/32387.pdf)
= 2050 탄소중립시나리오 (https://www.2050cnc.go.kr/base/contents/view?contentsNo=10&m)|
= SK E&S 미디어룸 (https://media.skens.com/1049)
= 외교부, 직접공기포집 (https://overseas.mofa.go.kr/oecd-ko/brd/m_20806/view.do?seq=361)

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