이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
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취재 : 넷제로프렌즈 제3기 박도현
지구온난화의 주범인 탄소는 대기 중 농도가 계속해서 증가하고 있습니다. 산업화 이후 인류는 막대한 양의 탄소를 배출하며 지구온난화를 가속화했고, 이는 해수면 상승, 이상 기후 등 심각한 위협을 초래하고 있습니다. 이러한 상황 속에서 단순히 탄소 배출량을 줄이는 것을 넘어, 이미 대기 중에 존재하는 탄소를 직접 제거하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 바로 직접공기포집(Direct Air Capture, DAC) 기술이 그 핵심입니다.
DAC 기술은 말 그대로 공기 중에서 이산화탄소를 직접 분리하여 포집하는 혁신적인 기후 기술입니다. 이는 탄소 배출이 많은 특정 산업 현장에 한정된 기존의 탄소 포집 기술과는 달리, 탄소 배출원과 무관하게 어느 곳에서든 적용할 수 있다는 점에서 큰 잠재력을 가집니다. 마치 거대한 공기 청정기가 공기 중 미세먼지를 걸러내듯, DAC 설비는 대기 중의 희박한 탄소 분자를 ‘낚아채’ 기후 변화를 되돌리는 데 기여할 수 있을 것이라는 기대를 모으고 있습니다.
최근 전 세계적으로 DAC 기술에 대한 연구와 투자가 활발하게 이루어지고 있으며, 상용화를 위한 구체적인 움직임도 포착되고 있습니다. 특히 미국의 카본엔지니어링은 DAC 분야의 선도 기업으로, 이미 상업적 규모의 시설을 운영하며 기술의 실현 가능성을 증명하고 있습니다.
카본엔지니어링의 DAC 기술, 액체 흡착제를 활용한 탄소 포집
직접공기포집 기술을 이해하기 위해서는 카본엔지니어링이 개발한 독자적인 기술 방식에 대해 깊이 알아볼 필요가 있습니다. 카본엔지니어링의 DAC 시스템은 크게 세 단계로 나뉩니다. 첫 번째 단계는 대기 중 공기 포집, 두 번째 단계는 흡착제를 이용한 이산화탄소 분리, 마지막 단계는 고순도 이산화탄소 추출입니다.
DAC 설비는 대형 팬을 이용해 대량의 공기를 빨아들입니다. 이 공기는 '에어 컨택터'라는 특수 시설로 유입되는데, 이곳에서 수산화칼륨 용액과 접촉하게 됩니다. 수산화칼륨 용액은 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 탄산칼륨으로 변환됩니다. 이 과정에서 공기 중의 이산화탄소는 액체 형태로 ‘흡수’되는 것입니다.
이산화탄소가 흡수된 탄산칼륨 용액은 석회와 혼합됩니다. 이때 화학 반응을 통해 탄산칼슘이라는 고체 결정이 생성됩니다. 이 탄산칼슘은 DAC 공정에서 탄소를 ‘저장’하는 중간 매체 역할을 수행합니다. 이후 탄산칼슘은 약 900℃ 이상의 고온으로 가열되는 '가마'에 투입되어 다시 이산화탄소와 석회로 분리됩니다. 이 공정을 소성이라고 합니다.
소성 공정에서 분리된 이산화탄소는 거의 100%에 가까운 순도로 회수됩니다. 이렇게 순도 높은 이산화탄소는 지하 깊은 땅에 묻어 영구 보관하거나 다른 용도로 재활용하는 등 다양한 방식으로 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 지하 깊숙한 곳에 안전하게 저장하여 기후변화 완화에 기여할 수 있으며, 합성 연료, 플라스틱, 콘크리트 등의 원료로 새롭게 사용될 수도 있습니다. 특히 카본엔지니어링은 포집된 이산화탄소와 수소를 결합하여 합성 연료를 생산하는 기술을 개발했습니다. 이 합성 연료는 기존의 화석 연료와 화학적으로 동일해 항공기, 선박 등에 사용될 수 있으며, 이는 탄소 배출량을 실질적으로 감소시키는 데 기여합니다.
카본엔지니어링의 기술은 화학적 흡착제를 이용해 탄소를 포집하고, 이 흡착제를 공정 내에서 지속적으로 재활용할 수 있다는 점에서 효율적입니다. 흡착제 재활용은 운영비용을 절감하고 공정의 지속 가능성을 높이는 핵심적인 요소입니다.
(사진=Unsplash/출처=Matthias Heyde)
현실화되는 기후 솔루션과 과제
직접공기포집 기술은 기후위기 극복의 중요한 도구로 주목받고 있습니다. 이미 여러 기업들이 상용화에 박차를 가하고 있으며, 카본엔지니어링은 2025년 완공을 목표로 미국 텍사스에 세계 최대 규모의 DAC 시설인 ‘오픈하우스 프로젝트’를 건설 중입니다. 이 시설은 연간 50만 톤의 이산화탄소를 포집할 수 있는 규모로, DAC 기술이 실험실을 넘어 실질적인 감축에 기여할 수 있음을 보여줍니다.
하지만 DAC 기술이 만능 해결책은 아닙니다. DAC 시설은 대량의 에너지를 소비하며, 현재는 대부분의 경우 화석 연료에 의존하고 있어 ‘탄소중립’ 목표와 상충될 수 있습니다. 따라서 DAC 기술의 진정한 가치를 실현하기 위해서는 재생에너지를 활용하여 시설을 운영하는 것이 필수적입니다. 또한, 초기 투자 비용이 매우 높고, 포집된 탄소의 활용 및 저장 방안을 경제적으로 확보하는 것도 중요한 과제입니다.
그럼에도 불구하고 DAC 기술은 탄소 배출량을 줄이는 것만으로는 충분치 않은 현 시점에서, 대기 중 탄소를 직접 제거하는 유일한 기술이라는 점에서 무한한 가능성을 가지고 있습니다. 특히 탄소 포집량을 기준으로 보조금을 지급하는 미국의 ‘45Q 세액공제’ 정책과 같은 정부 지원은 DAC 기술 상용화를 가속화하는 원동력이 되고 있습니다. 앞으로 DAC 기술은 배출원 감축 노력과 함께 기후위기 대응의 중요한 축을 담당하며, 인류의 지속가능한 미래를 위한 핵심적인 기술로 자리매김할 것입니다.
위 콘텐츠(글)은 탄녹위 넷제로프렌즈 3기 참여자가 작성한 글입니다.
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