지구의 기온은 점점 오르고 있습니다.
매년 여름은 기록적인 폭염을 갱신하고, 폭우와 가뭄은 점점 더 극단적인 형태로 나타나고 있습니다.
그 원인 중 가장 중요한 요소가 바로 이산화탄소(CO₂)입니다.
인류는 산업혁명 이후 끊임없이 석탄, 석유, 천연가스를 사용해 왔습니다.
그 결과 대기 중 CO₂ 농도는 산업화 이전 대비 약 50% 이상 증가했습니다.
이제 단순히 배출량을 줄이는 것만으로는 기후 위기를 막기 어렵습니다.
그래서 과학자들은 대기 중의 탄소를 직접 포집해 제거하는 기술, 즉 탄소 포집 및 저장에 주목하고 있습니다.
CCS는 말 그대로 “공기 속 탄소를 붙잡아 지하에 가두는 기술”입니다.
이 기술이 성공적으로 확산된다면, 인류는 배출 제로를 넘어
탄소 마이너스(Carbon Negative) 시대에 진입할 수 있습니다.
1. 탄소 포집 및 저장(CCS)이란 무엇인가
탄소 포집 및 저장은
산업 시설이나 대기 중에서 발생한 이산화탄소를 직접 포집한 뒤,
이를 압축하여 지하에 안전하게 저장하는 기술입니다.
쉽게 말해, 공장에서 배출된 CO₂를 하늘로 흘려보내지 않고
“지구 내부의 저장고”로 되돌려 보내는 과정이라고 볼 수 있습니다.
이 기술은 에너지 산업, 시멘트, 철강, 화학 등 고탄소 산업의 필수 대안으로 주목받고 있습니다.
2. CCS 기술이 필요한 이유
전 세계는 2050년까지 탄소중립(Net Zero) 달성을 목표로 하고 있습니다.
하지만 현실적으로 산업 활동을 완전히 중단할 수는 없습니다.
따라서, 배출 자체를 막는 것과 동시에 이미 발생한 이산화탄소를 제거하는 기술이 필수적입니다.
특히 탄소 배출 상위 10개국이 전 세계 배출량의 75% 이상을 차지하기 때문에,
산업 현장에서의 CCS 도입은 전 지구적 기후 대응의 핵심 전략입니다.
국제에너지기구(IEA)는 “2050년 탄소중립 목표를 달성하기 위해서는
CCS 기술이 전체 감축의 약 20% 이상을 담당해야 한다”라고 분석했습니다.
3. 이산화탄소 포집(Collecting CO₂)의 과정
이산화탄소 포집은 일반적으로 세 가지 방식으로 이루어집니다.
① 연소 전 포집 (Pre-combustion Capture)
연료를 태우기 전에 수소와 탄소를 분리하는 방식입니다.
주로 가스화 발전소에서 활용되며, 효율이 높고 대규모 적용이 가능합니다.
② 연소 후 포집 (Post-combustion Capture)
화석연료가 연소된 후 배출되는 배기가스에서 CO₂를 선택적으로 분리합니다.
화학적 흡수제(아민 용액 등)를 이용해 이산화탄소만 포집하는 방식입니다.
③ 직접 공기 포집 (DAC, Direct Air Capture)
대기 중의 희박한 CO₂를 직접 흡수하는 기술입니다.
스위스의 Climeworks와 미국의 Carbon Engineering이 대표 기업입니다.
이 방식은 전 지구적 탄소 제거에 가장 효과적이지만,
현재는 비용이 높고 에너지 소비가 많은 것이 단점입니다.
4. 지하 저장(Storage)의 원리와 방식
포집된 CO₂는 고압 상태로 압축되어 액체 형태로 전환된 뒤,
지하 1~3km 깊이의 암석층에 주입됩니다.
저장 방식은 다음과 같습니다:
- 염수층 저장(Saline Aquifer Storage):
염분이 높은 지하수층에 CO₂를 주입하여 화학적으로 안정화. - 고갈 유전/가스전 저장(Depleted Oil/Gas Reservoir):
이미 사용이 끝난 유전이나 가스전의 빈 공간에 CO₂를 저장. - 광물화 저장(Mineralization Storage):
CO₂를 암석 내의 마그네슘·칼슘과 반응시켜 탄산염(고체 형태)으로 변환.
이 방법은 영구적 저장이 가능하다는 점에서 주목받고 있습니다.
저장된 탄소는 지하 압력과 암석 구조에 의해 수천 년 동안 안정적으로 보관됩니다.
5. 전 세계 주요 프로젝트 사례
- 노르웨이 Sleipner Project (1996~)
세계 최초의 상용 CCS 프로젝트로, 매년 100만 톤 이상의 CO₂를 북해 지하에 저장. - 캐나다 Boundary Dam (2014~)
석탄 화력 발전소에 CCS를 도입해 배출량의 90% 이상을 포집. - 미국 Petra Nova (Texas)
140만 톤의 CO₂를 포집해 석유회수(EOR) 목적으로 재활용. - 한국 포항 블루카본 프로젝트
해양 염습지와 연안 생태계를 활용해 자연 기반의 탄소 포집 기술을 연구 중.
이처럼 CCS는 산업용, 발전소용, 그리고 해양 생태 기반형으로 다양하게 발전하고 있습니다.
6. CCS의 장점과 한계
장점
- 대규모 산업의 탄소 감축 실현 가능성
- 기존 인프라 활용이 가능해 경제적 전환 비용이 낮음
- 포집된 CO₂를 이용한 탄소 순환 산업 (CCU) 확대 가능
- 화학, 시멘트, 철강 등 탈탄소가 어려운 산업군에 유용
한계
- 설치 및 운영 비용이 높음 (1톤당 약 40~100달러 수준)
- 저장 부지의 지질 안정성 확보 필요
- 장기적인 모니터링 및 누출 위험 관리 필수
- 사회적 수용성 부족 “탄소를 그냥 버리는 것이냐?”는 비판 존재
이 때문에 CCS는 단독 해결책이 아니라,
재생에너지·탄소 포집·순환 이용을 결합한 통합 탄소 전략의 일부로 이해되어야 합니다.
7. 미래 전망과 기술의 진화
미래의 CCS는 단순한 저장을 넘어 활용(Carbon Utilization) 단계로 진화하고 있습니다.
- CCUS (Carbon Capture, Utilization, and Storage)
: 포집된 CO₂를 화학 원료, 합성연료, 건축 자재로 재활용하는 기술. - Direct Air Capture + Storage (DACS)
: 공기 중 CO₂를 직접 흡수 후 광물화로 영구 저장하는 차세대 기술. - 자연 기반 CCS (Nature-Based CCS)
: 맹그로브, 해초 숲 등 생태계를 활용해 탄소 흡수량을 증대시키는 접근법.
국제 시장조사기관들은 2035년까지 CCS 산업이
연평균 20% 이상 성장하며, 2050년에는 연간 70억 톤의 CO₂ 감축이 가능하다고 전망합니다.
결론
탄소 포집 및 저장(CCS)은 인류가 직면한 기후 위기의 기술적 해법입니다.
이 기술은 “배출을 줄이는 것”을 넘어,
“이미 배출된 탄소를 되돌려 보내는” 능동적 대응책입니다.
물론 CCS만으로는 기후 문제를 완전히 해결할 수 없습니다.
하지만 재생에너지, 순환경제, 인공지능 기반 탄소 관리 시스템과 결합된다면,
인류는 탄소 없는 미래, 지속 가능한 지구로 한 걸음 더 다가설 수 있습니다.