산업 탄소 관리를 통한 이산화탄소 배출 감소

기후 변화 대응의 시급성으로 인해 전 세계적으로 산업 이산화탄소 배출에 관심이 집중되고 있습니다. 온실가스 중 하나인 이산화탄소는 지구 생명체에 필수적인 요소이지만, 인간 활동으로 인해 대기 중으로 이산화탄소가 과다하게 배출되면서 지구 온난화의 주범이 되고 있습니다.

이에 따라 산업계에서는 규제 변화, 이해관계자의 감시 강화, 환경적 책임이 비즈니스의 윤리적 요소라는 인식의 확산 등으로 인해 다양한 감축 가능성을 조사하고 있습니다.

탄소 배출 관리는 기후 변화를 늦추려는 인류 공동의 사명에 의해 촉진되었습니다. 그 결과 각국 정부는 영향이 큰 프로세스에 대해 점점 더 엄격한 규제를 시행하고 있습니다. 2015년 196개 당사국이 비준한 역사적인 파리 협정은 산업화 이전 대비 1.5°C (34.7°F) 이상 기온 상승을 제한한다는 전 세계적 목표를 설정했습니다. 이 범위 내에서 온도를 유지하려면 2030년까지 온실가스 배출량을 45% 감축하고 2050년까지 다수의 탄소중립 사업장을 운영해야 할 것으로 예상됩니다.

이 글로벌 목표를 지원하기 위해 미국의 청정 대기 및 인플레이션 감축법, EU의 유럽 기후법 및 배출권 거래제 등 탄소 가격을 책정하는 지역 법률이 등장하고 있습니다. 이러한 조치는 기업이 배출 비용을 비즈니스 의사 결정에 반영하도록 강제함으로써 산업계에 탄소 발자국을 줄이도록 의무화하거나 인센티브를 제공합니다.

규제 외에도 다양한 요인으로 인해 산업계에서 탄소 관리 기술이 주목받고 있습니다.

• 기업의 탄소중립 목표: 많은 기업들이 글로벌 목표와 이해관계자의 기대에 부응하기 위해 내부적으로 야심 찬 탄소중립 목표를 설정하고 있습니다. 이러한 목표를 달성하려면 배출 데이터를 정확하게 측정, 추적, 보고해야 합니다.
• 공급망 규정 준수: 지속 가능성을 위해 앞장서는 기업들은 공급망에도 비슷한 기대치를 설정하여 공급업체들이 자체적인 탄소 감축 노력을 입증하도록 요구하고 있습니다. 중요한 비즈니스 파트너십을 잃을 위험을 최소화하려면 목표를 정의하고 보고하는 등의 조치가 필요합니다.
• 탄소 시장: 자발적 탄소 시장은 탄소 감축에 대한 재정적 인센티브를 제공하여 기업들이 다른 탄소 포집 프로젝트에 자금을 지원하는 탄소 크레딧을 구매해 배출량을 상쇄할 수 있도록 합니다.
• ESG: 기후 변화와 관련된 재정적 위험에 대한 투자자들의 인식이 점점 커지고 있으며, 일부 투자자들은 투자하는 기업에 투명성과 조치를 요구하고 있습니다. 지난 10년 동안 ESG 요인은 더욱 메인스트림이 되었으며, 기업의 지속 가능성 성과는 종종 장기적인 기업 가치와 회복탄력성을 나타내는 핵심 지표로 간주됩니다. 강력한 탄소 관리 전략을 갖춘 조직은 투자 자본을 유치하고 평판 리스크를 관리하며 환경적 책임이 점점 더 중요해지는 세상에서 경쟁 우위를 확보할 수 있는 유리한 위치에 서게 됩니다.

탄소 포집, 활용 및 저장(CCUS) 전략은 배출을 완전히 줄이는 데 초점을 맞춘 기존의 감축 전략과 다른 접근 방식을 취합니다. 대규모 배출원에서 이산화탄소 가스를 포집한 다음 이를 활용하여 가치 있는 제품을 생산하거나 안전하게 저장하여 배출로 인한 환경 피해를 방지하는 것을 목표로 합니다. 이 세 가지 구성 요소는 각각 빠르게 발전하고 있으며 효율성을 높이는 방법론이 정기적으로 등장하고 있습니다.

탄소 포집 프로세스에는 프로세스 스트림의 오프가스에서 CO₂를 제거하여 대기 중으로 방출되는 것을 방지하는 과정이 수반됩니다. 기술 성숙도 단계에 따라 각기 다른 장점과 과제가 있는 다양한 시행 방법이 존재합니다.

연소 후 포집은 가장 성숙하고 널리 사용되는 방법으로, 화석 연료 연소 후 발전소 및 산업 시설에서 발생하는 연도 가스에서 이산화탄소를 포집하는 방법입니다. 가스 스트림에서 이산화탄소를 흡수하는 용매로 보통 아민이 사용됩니다.

이 방법은 이산화탄소의 상당 부분을 효과적으로 포집하지만, 아민 용매 재생에 상당한 양의 열이 필요하기 때문에 에너지 집약적입니다. 이는 전반적인 플랜트 및 프로세스 효율성에 부정적인 영향을 미칩니다. 화석 연료를 연소하여 전력을 생산할 경우 문제는 더욱 악화됩니다.

반면 연소 전 포집은 프로세스의 업스트림에서 이산화탄소를 포집합니다. CO₂의 농도에 따라 아민 기반 포집 기술이나 기타 기술을 사용할 수 있습니다.

CCUS를 구성하는 세 요소 중 활용은 포집된 이산화탄소를 격리 대상 폐기물에서 시장 가치가 있는 물질로 재정의하는 기회를 제공합니다.

석유 회수 증진(EOR) 기술이 그 예입니다. 포집된 이산화탄소를 고갈된 석유 및 가스 저류층에 주입하여 석유 생산량을 늘리는 동시에 CO₂를 지하에 저장합니다. 그러나 이 방법은 이산화탄소 누출이나 지진 유발로 인한 잠재적 환경 위험을 최소화하기 위해 신중한 모니터링이 필요합니다.

또한 CO₂는 콘크리트, 플라스틱, 연료 등 다양한 가치 있는 물질을 생산하기 위한 원료로 활용될 수 있습니다. 이 접근법은 기존의 화석 연료 기반 제조에 대한 지속 가능한 대안을 제공합니다. 그러나 성공 여부는 시장 수요, 비용 절감, 제품의 전반적인 환경 영향에 달려 있습니다.

포집된 탄소는 폴리우레탄과 같은 가치 있는 제품을 생산함으로써 화학 산업의 탈탄소화에도 도움이 될 수 있습니다. 이러한 순환 경제 접근법은 유망하지만, 비용 문제로 인해 기존의 화석 연료 기반 생산 방식과 경쟁하기는 여전히 어렵습니다.

기술적 또는 비용적 한계로 인해 이산화탄소를 재사용할 수 없는 경우 대기 중 방출을 방지하기 위해 지하에 영구적으로 저장해야 합니다. 지중 저장은 이산화탄소를 격리하는 가장 성숙하고 널리 사용되는 방법입니다. 이 방법은 지하 깊숙한 곳에 있는 선정된 지질층으로 가스를 주입해야 합니다. 고갈된 석유 및 가스 저류층, 깊은 염수 대수층, 소금 돔은 장기적인 탄소 저장을 위해 일반적으로 선정되는 장소입니다. 이러한 지질층은 CO₂가 대기 중으로 빠져나가는 것을 방지하는 불투과성 덮개암층으로 이루어져 있어 광대하고 안전한 저장 공간을 제공합니다.

안전하고 영구적인 탄소 저장을 위해서는 철저한 부지 평가, 첨단 모니터링 시스템 그리고 강력한 규제가 필요합니다. 이러한 조치는 이산화탄소 누출, 지진 유발, 지하수 오염과 같은 잠재적 위험을 해결하는 데 도움이 됩니다. 지중 저장이 당분간은 가장 실행 가능한 옵션으로 남아 있겠지만, 연구자들은 대안이 될 만한 저장 방법을 계속 모색하고 있습니다.

예를 들어, 광물 탄산화는 CO₂를 지구의 원소와 반응시켜 안정적인 탄산염 광물을 형성함으로써 자연적인 지질학적 과정을 모방하여 탄소를 장기간 효과적으로 가두는 방법입니다. 장기 저장은 큰 잠재력을 지니고 있지만, 이 프로세스는 상당한 에너지 투입이 필요하고 비용, 확장성, 자원 가용성 측면에서 어려움이 있습니다.

CCUS의 실행 가능성은 점점 높아지고 있지만, 광범위한 도입을 가로막는 몇 가지 요인이 있습니다. 무엇보다도 CCUS 기술에는 상당한 자본 투자가 필요합니다. 전 세계 배출량에 의미 있는 영향을 미치도록 CCUS를 확장하려면 파이프라인, 저장 및 수송망을 포함한 새로운 인프라에 대한 대폭적인 투자와 전 세계적인 협력이 필요합니다.

CO₂의 포집 및 압축에는 상당한 에너지가 필요하므로 배출 감소 효과의 일부를 상쇄할 수 있습니다. 따라서 CCUS 기술의 에너지 효율을 개선하는 것이 전반적인 환경 편익을 증진하는 데 매우 중요합니다.

또한 CCUS에 대한 대중의 인식, 특히 지중 저장소에서 이산화탄소가 누출될 가능성에 대한 우려도 해결해야 합니다. 강력한 인프라를 개발하고 엄격한 규정을 시행하는 것은 산업 배출과 관련된 위험을 관리하여 대중의 신뢰를 얻는 데 매우 중요합니다.

CO₂ 배출을 관리하는 것은 그 자체로 어려운 일이지만, 아무런 조치도 취하지 않으면 극복해야 할 장애물이 더 많아질 수 있습니다. 대기 중으로 방출되는 온실가스인 이산화탄소는 기후 문제를 일으킵니다. CCUS 기술은 이산화탄소의 영향을 없애거나 완화하는 방법을 제공합니다. 이러한 잠재력에도 불구하고 효율적인 포집 방법과 효과적인 활용 전략을 구현하기 위해 해야 할 일이 많습니다.

활용 사례를 늘리려면 정부와 산업계 간의 지속적인 협력이 필요하지만, 탄소 관리 기술이 성숙하고 규모의 경제가 실현되면 비용은 크게 감소할 것으로 예상됩니다. 이는 순환 탄소 경제의 경제적 실행 가능성을 높일 것입니다.

CCUS와 같은 혁신적인 기술을 모색하고, 에너지 효율성을 위해 기존 프로세스를 최적화하고, 재생 에너지 자원에 투자하는 것은 모든 산업 조직이 탄소 배출을 줄이는데 필요한 필수 단계입니다. 저탄소 솔루션의 수요가 증가함에 따라 이산화탄소를 효과적으로 관리하는 기업이 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다. 여기에는 투자자를 유치하고 지속 가능성에 대한 확고한 평판을 얻는 것도 포함됩니다.