포스코 광양제철소 전경[포스코제공]

[헤럴드경제=원호연 기자] 2050년 탄소 중립 실현이라는 원대한 목표를 달성하기 위해서는 기업들이 신재생에너지를 활용하는 것 외에도 사업장에서 발생하는 탄소를 포집·활용·저장하는 기술(CCUS) 개발이 중요하다. 탄소 발생 최다 업종인 철강업계가 최근 관련 기술 개발에 박차를 가하는 이유다.

CCUS 기술은 화석연료의 사용 등으로 인해 대량의 이산화탄소가 생산되는 사업장에서 그 이산화탄소가 공기 중으로 빠져나가는 것을 막는 기술을 통칭한다. 크게 ▷대규모 산업 공정 시설에서 생산된 다른 가스에서 이산화탄소를 분리하는 포집 ▷분리된 이산화탄소를 압축해 파이프라인, 트럭, 선박 또는 다른 방법을 통해 저장에 적합한 장소로 옮기는 운송 ▷포집한 이산화탄소를 필요한 곳에 사용하거나 깊이 1㎞ 이상의 깊은 지하 암석층에 저장하는 기술로 나뉜다.

발전소나 산업 시설에서 포집된 이산화탄소는 지질층에 주입해 영구적으로 봉인할 수도 있지만, 이산화탄소를 필요로 하는 정유시설 등에 판매되기도 힌다. 정유 기업은 포집한 이산화탄소를 원유 회수 증진(EOR) 공정에 사용하는데 원유를 채굴할수록 압력이 낮아져 채굴이 어려워질 때 지층에 이산화탄소를 주입해 압력을 높여 해결한다.

미국과 우리나라를 포함한 전 세계 대부분 국가는 2050년 탄소 배출량 제로(Net-zero emission)를 국가 과제로 내걸었다. 이와 관련해 국제에너지기구(IEA)는 2020년 9월 발간된 ‘에너지기술전망’ 보고서에서 CCUS 기술 없이는 온실가스 배출량 제로에 도달하는 것이 불가능하다고 전망했다. IEA는 “발전소, 중공업 분야에서는 화석 연료를 대체하는 것이 너무 비싸고 비효율적이기 때문에 화석연료 사용을 당장 낮추기 어려운 만큼 이산화탄소를 CCUS 기술로 일정 부분 처리할 수 있다”고 강조했다.

글로벌CCS연구소는 탄소 배출 제로에 도달하기 위한 90개 시나리오를 분석한 결과 2050년까지 연간 3.6기가톤(t)의 이산화탄소 포집·저장 설비가 필요하다고 분석했다. 현재 전 세계에는 연간 최대 40메가톤의 이산화탄소를 포집할 수 있는 대규모 상업용 CCUS시설 21개가 가동되고 있다는 점을 감안하면 현재의 100배 이상의 설비가 필요한 셈이다.

이에 국내 철강업체들 역시 CCUS 관련 기술 개발에 본격적으로 착수한 상태다. 포스코그룹은 포스코홀딩스 출범 이후 미래기술연구원 산하 수소·저탄소에너지연구소를 신설하고 포항산업과학연구원(RIST)와의 협력하에 CCUS 관련 기술 연구를 수행하고 있다.

포스코 기술연구원 저탄소 공정 연구소는 철강업계 최초로 RIST, 한국에너지기술연구원(KIER)과 함께 탄소 포집·활용(CCU) 기술 실증 사업에 돌입했다.

이번 사업은 고로, 전로, 파이넥스 용융로 공정에서 발생하는 고온의 가스에서 고순도 이산화탄소를 분리, 포집한 뒤 코크스 오븐에 집어넣어 부생가스 발전의 열원으로 활용하는 코크스오븐가스(COG)를 생산하는 방식이다. 이를 통해 철강 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 재활용, 연간 32만t의 탄소를 저감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

세아제강은 현재 포항공장 연구개발(R&D) 센터에서 탄소 운송 파이프라인에 적용할 수 있는 강관 제품을 개발 중이다. 이산화탄소를 냉각시켜 액체 상태로 운송해야 하는 만큼 부식에 강하고 저온 충격에도 깨지지 않는 특성을 가진 제품을 개발하는 것을 목표로 하고 있다.

최근 미국에서는 탄소 규제 강화에 따라 원유·천연가스 파이프라인 건설 프로젝트 규모가 축소되는 대신 이산화탄소 운송 파이프라인 건설에 탄력이 붙고 있다. 미국에너지기술연구소(NETL)은 2050년까지 이산화탄소를 연간 20억톤 수송할 수 있는 인프라를 건설하기 위해 7만여 마일의 파이프라인이 필요할 것으로 분석하고 있다.