▲ 에이원 문흥만 대표가 ‘2022년 제3회 K-CCUS 추계학술대회’에서 ‘해상 지중저장을 위한 CO₂ 장거리 수송 연구’에 대해 발표하고 있다.

초저온 가스 플랜트 제작 전문기업 에이원 문흥만 대표가 CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장)의 발전을 위해서는 각 분야를 연결하는 CO₂ 수송기술도 반드시 개발해야 한다고 제언했다.

에이원 문흥만 대표는 6일 ‘2022년 제3회 K-CCUS 추계학술대회’에서 ‘해상 지중저장을 위한 CO₂ 장거리 수송 연구’에 대해 발표했다.

CCS 기술은 포집된 대용량의 이산화탄소를 대기로 방출하지 않고 지하공간에 격리시키는 효과적인 기술이다. 선진국을 중심으로 기술개발이 많이 이뤄져 유럽, 미국, 호주 등에서는 이미 여러 대형 실증 프로젝트가 진행 중이거나 계획 중에 있다.

우리나라의 경우 CCS 기술개발이 다소 늦게 시작됐지만 포집분야에서는 괄목할 만한 신기술이 개발됐고, 저장기술에서도 여러 요소기술이 개발돼 이제는 국내 연구진에 의해 CCS 통합 실증 프로젝트를 추진할 수 있는 수준까지 도달했다.

문흥만 대표는 “CCS 통합 실증 프로젝트가 성공하기 위해서는 CO2 포집 및 저장기술뿐만 아니라 이 두 기술 사이를 연결하는 CO2 수송기술도 반드시 개발해야 한다. 우리나라는 대용량 저장소가 해상에만 존재하기 때문에 포집원이 있는 육상에서 주입이 이뤄지는 해상 주입 사이트까지 CO2를 어떻게 보낼 것인가, 즉 CO2의 장거리 수송에 관한 체계적인 연구와 구체적인 검토가 매우 중요하다”고 설명했다.

해상 지중저장을 위한 CO2 장거리 수송에는 여러 가지 방법이 있고 고려할 사항도 많다. 육상에 구축할 CO2 송출시설은 해상 주입 사이트에서의 CO2 주입방법을 고려해 설계해야 하며 비용, 안전성, 시설 운영의 편의성 등 다양한 사항도 함께 검토돼야 한다.

국내 최초로 CO2 해상 지중저장에 성공한 포항 영일만 사이트는 선박 운송으로 100톤의 CO2 저장에 성공했고, 육상 CO2 지중저장을 위해 탱크로리에 의한 육상 운송도 진행됐었지만 2017년 포항 지진으로 중단됐다.

포항 영일만 주입 설비의 초기 CO2 수송은 탱크에 액체로 충전 후 해상크레인을 사용해 설치했는데 파도로 인해 공사가 위험하고, 탱크를 재충전하는 방식도 파도에 의한 호스 파손, 해상조건에 따른 선박의 출항 불확실성, 해상플랫폼에 접안시설 구축과 탱크 교체에 많은 비용 및 시간이 소비되는 등의 문제가 있었다. 이에 인근 해안에 소형 CO2 송출터미널을 구축하고 해상플랫폼까지 해저 배관으로 수송하는 방식으로 변경해 추진했으나 포항지진으로 중단 됐다.

현재 다부처 과제로 연구 중인 울산 동해가스전 CCS 프로젝트의 경우, 수송 부문에서는 기존 천연가스 수송배관을 점검 후 CO2 수송배관으로 사용하고 상온, 고압 액체 CO2를 펌프로 해상플랫폼까지 수송한 후 액화펌프로 주입(LTIP 방식)할 예정이다.

문흥만 대표는 "현재 에이원은 다부처 연구과제에 참여하여, 타지에서 운반된 CO2를 해상플랫폼으로 혼합 송출하거나, 필요에 따라서는 CCU용(저온)으로 외부반출이 가능하도록 다목적 허브터미널을 설계하고 있다”고 말했다. 또한 “새롭게 60만 톤을 울산 동해가스전에 주입하게 된다면 해상플랫폼을 건설해 주입할지, 해저 주입시설을 설치해 직접 주입할지 검토해야” 하며 “육상에서부터 해저주입시설까지 전제 공정에서 CO2 흐름에 대한 시뮬레이션이 필요하다”고 설명했다.

향후 추진 가능성이 높은 서해 대륙붕 CO2 지중저장의 장거리 수송의 경우에는 배관수송(150km) 후 해상플랫폼에서 주입할 가능성이 크지만 해상플랫폼 없는 방식과 선박수송 방식도 동시에 검토 해야 한다고 말했다.

문흥만 대표는 “육상에서 액화가스로 송출할지, 고압가스로 송출할지 검토하고, 액체주입 방식을 택할 시 지열이 가스를 기화하는데 충분한지 살펴봐야 한다”고 전했다. 덧붙여 “육상 CO2 포집 시설과 연계된 종합적인 수송방식 결정이 필요하다”고 강조했다.

한편, 에이원은 국내 최초로 CO2 해상지중저장에 성공한 포항 영일만 프로젝트에서 CO2 주입설비를 구축했고, 현재 공주대 예산캠퍼스에서 국내 최대 규모의 CO2 지중저장 테스트베드를 설치해 운영하고 있다.

문흥만 대표는 지난 2020년까지 30년간 대성산업가스 초저온연구소 연구소장으로 근무하면서 ASU(초저온 공기분리장치)의 핵심인 Cold Box를 국내 최초로 개발하는 등 초저온 플랜트 전문가로 활동해 왔고, CCS 및 반도체용 특수가스 분야에서도 활발한 연구개발을 지속하고 있다.

문흥만 대표는 “에이원은 CO2 포집부터 액화, 이송, 지중저장에 이르는 CCS 전 과정을 경험한 국내 유일의 회사다. 다년간 축적된 가스엔지니어링 기술을 바탕으로 국가 온실가스 감축에 큰 기여를 하고 싶다”고 포부를 밝혔다.