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  • 기사등록 2023-01-02 09:30:53
  • 수정 2023-01-20 13:16:33
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“동해가스전 CCS, 장소·시설 재활용으로 新 시장 개척 선도”






2022년은 러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 에너지 안보의 중요성과 파키스탄, 유럽 등에서 발생한 기상이변에 대한 탄소중립의 중요성이 동시에 대두되는 한 해였다.


에너지 안보의 중요성이 부각되면서 화석연료 및 원자력에 대한 관심이 다시 집중되고 있고, 이에 따라 산업현장에서 불가피하게 발생되는 이산화탄소(CO₂)를 처리할 수 있는 유일한 방법인 CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장, Carbon Capture Utilization & Storage)에 대한 중요성과 필요성 또한 조명을 받고 있다.


CCUS는 기존 화석연료 중심의 산업구조를 다른 에너지로 급속히 대체할 수 없는 상황에서 CO₂배출을 저감할 수 있는 가장 현실적인 해결책이기 때문이다.



■CCUS 탄소중립 기여 9%, 단일 기술로는 가장 높아


CCUS는 화력발전소, 정유공장, 제철소 등 산업시설에서 화석연료의 사용으로 배출되는 CO₂를 포집해 저장하거나 활용하는 기술이다. 화석연료로부터 나오는 CO₂를 포집해 육상이나 해상의 안전한 지층에 영구 저장하는 CCS와 포집한 CO₂를 광물탄산화나 석유화학제품과 같은 다른 제품으로 유용하게 활용하는 CCU를 모두 포함한다.


2019년 국제에너지기구(IEA)에 따르면 파리기후협약의 지구 평균 기온 2℃ 이상 상승 억제 목표를 달성하기 위한 기술 기여도 산정에서 CCUS는 9%를 차지하며 단일기술로는 가장 높은 감축 기여도를 갖는다.


또한 Global CCS Institute에서 발간된 2022년 보고서에 의하면 전 세계적으로 총 30개의 CCS 사업이 운영 중이며, 그 규모는 CO₂ 연간 저장용량이 4,250만톤에 달한다. 2022년에도 매달 새로운 CCS사업이 발표됐으며, 그 규모는 244백만톤으로 2021년 대비 44% 급 성장하였다. 전문가들은 세계 각국의 탄소중립 및 친환경 에너지 정책과 맞물려 앞으로도 이와 같은 급속한 산업규모 확대가 지속될 것으로 예상하고 있다.


이에 우리 정부 및 관련 업계에서도 CCUS 관련 정책, R&D, 신규사업 및 협력기반 구축의 움직임도 활발히 진행되고 있다. 그 중 신정부 출범과 함께 명칭을 새롭게 바뀐 ‘2050 탄소중립녹색성장위원회’는 CCUS 전담법 제정 추진과 동해가스전을 활용한 연 40만톤 규모의 실증 인프라를 구축하겠다고 밝혔으며, 과학기술정보통신부도 제5차 탄소중립기술특별위원회에서 동해가스전 중규모 실증사업 추진 구상을 발표했다.



■유가스전 개발과정과 유사한 CCS


새로운 성장 사업분야인 CO₂저장사업에 요구되는 핵심 기술과 역량은 기존 유가스전 개발사업 수행 시 필요한 점과 상당 부분 비슷하다. 적정한 CO₂저장소를 찾기 위한 탐사기술은 석유가스 저류층 탐사 기술과 동일하며, 찾아낸 저장소에 CO₂를 주입하는 기술은 기존 석유기업들이 활용해왔던 회수증진법(EOR, Enhanced Oil Recovery) 기술 중 하나인 CO2 Flooding 기술과 크게 다르지 않다.


또한 CO2 주입 설계를 위한 지질·동적 모델링, 주입정 및 설비 설계, 해상 플랫폼 운영 기술 등은 유가스전 개발과정과 사실상 동일한 절차로 진행된다. 전 세계 주요 대형 CCS 프로젝트 대부분을 엑슨모빌, 쉘, 에퀴노르 등 기존의 글로벌 석유메이저가 주도하고 있는 이유가 바로 여기에 있다.


우리나라의 경우, 한국석유공사가 약 40년간의 국내외 석유가스전 탐사·개발·생산사업 수행을 통해 축적한 기술력과 국내 대륙붕 탐사 경험, 동해가스전 운영 경험을 보유하고 있다. EOR 등 이산화탄소 지하 주입에 필수적인 기술을 다양한 환경에서 실제로 적용해 본 것은 물론이며, 그 과정에서 발생할 수 있는 안전사고에 대비한 운영 및 관리 노하우를 확보하고 있다.


여기에 그간 지속적인 CO2 저장분야 연구개발 수행을 통해 국내 CCS 통합실증 사업 운영을 위한 충분한 기술 역량과 체계적 시스템을 구축해온 사실도 석유공사가 가지고 있는 큰 강점이라고 할 수 있다.


▲ 사업단계별 한국석유공사가 보유한 CCS 기술




해외저장소 확보 및 엔지니어링 등 관련 시장 창출 기대

CCS·관련 경험 확보 석유公, 25년 말 동해가스전 운영 목표




■동해가스전 CCS 실증사업, 안전성·경제성 우수


동해가스전 실증사업이 중요한 이유는 현재 가장 안전하고 경제적으로 이산화탄소의 포집부터 수송, 저장 및 모니터링까지 전주기 실증사업을 바로 추진할 수 있는 유일한 대안이기 때문이다.


동해가스전은 2004년 생산을 시작해 우리나라를 산유국의 반열에 올려놓은 국내 최초의 가스전으로서, 성공적인 생산목표 달성 후 2021년 12월 생산을 종료하였다. 통상 생산 종료된 유가스전은 원상복구하는게 일반적인 절차이지만 가스 생산으로 인해 확보된 지하공간을 이산화탄소를 안전하게 저장할 수 있는 저장소로 전환함으로써 17년간 국가 경제에 이바지해온 동해가스전을 기후변화 대응을 위한 온실가스 감축 현장으로 탈바꿈할 예정이다.


동해가스전 CCS 실증사업의 또 다른 중요성은 우리나라가 새로운 시장의 Fast Follower가 아니라 First Mover가 될 수 있는 기회의 장이 될 수 있기 때문이다. 세계적인 에너지 시장 분석기관인 Rystard에 의하면 CCS 사업은 2025년까지 연평균성장률 62%, 누적 시장규모 50억 달러로 새로운 산업시장이 될 것으로 예상되고 있다. 이러한 시장에 진입하기 위해서는 CCS 사업의 경험과 기술확보는 필수적이다.


동해가스전 CCS 실증사업은 고갈가스전을 활용한다. CO₂저장소는 크게 동해가스전과 같은 고갈유가스전과 대염수층으로 구분할 수 있으며, EOR를 제외하고 현재 운영중인 노르웨이의 Sleipner, Snohvit와 캐나다의 Quest 프로젝트는 대염수층에 이산화탄소를 주입하고 있다.


우리나라는 육상에 이산화탄소를 주입할 곳이 마땅치 않아 어렵고 지역 수용 문제 등이 우려되는데 동해가스전 CCS 실증사업은 공간 확보뿐만이 아니라 육상에서 멀리 떨어져 있고, 누출 경로가 없는 것이 확인돼 안전하다.


또한 동해가스전 CCS 실증사업은 기존 생산시설을 재활용해 경제성도 확보했다. 천연가스 생산 및 수송에 활용한 배관 및 시설 등의 철저한 안전성 평가를 통해 재활용함으로써 비용 절감이 가능하다.


따라서 동해가스전 실증사업이 현재 계획대로 차질 없이 진행된다면 고갈유가스전과 생산시설을 재활용한 선도적인 사업으로 평가 받게 되어 고갈유가스전이 많이 존재하는 말레이시아와 인도네시아에 해외 저장소를 확보할 수 있다. 또한 우리나라의 강점인 중공업 및 엔지니어링 산업에 신시장 개척에도 기여 할 것으로 예상된다.


이에 석유공사는 현재 정부 및 산학연과의 긴밀한 협력을 통하여 2025년 말 운영을 목표로 연간 40만톤 규모의 저장전 및 주입시설에 대한 설계작업을 진행 중이다.


▲ 동해가스전 중규모 실증 모델



■석유公, 자원개발·온실가스 감축 기여


우리나라 CCS 사업이 성공적으로 수행하기 위한 필수조건 중 하나가 바로 저장소 확보다. 포집한 CO₂를 저장할 공간이 충분치 못하다면 사업 확장을 담보할 수 없으며, 기존 에너지 자원과 마찬가지로 해외에 의존하는 기형적인 구조가 될 수 밖에 없다.


이에 석유공사는 지난 40년간 국내 대륙붕 및 해외 유전 탐사·시추·생산 활동을 통해 축적된 자료와 기술력을 바탕으로 추가 유망 해양저장소를 발굴하기 위해 국내 이산화탄소 해양저장소 종합평가를 실시하였고. 그 결과 동해 울릉분지 내 유망지역 3개를 추가로 도출하는 등 이산화탄소 저장소 확보를 위해 노력하고 있다.


하지만 유망구조 도출 후 이산화탄소를 최종 주입하기까지 최소 7~9년의 사업기간이 소요되므로 2030년 정부 목표인 연간 400만톤급 대규모 사업을 수행하기 위해서는 저장소 확보를 위한 탐사사업을 조속히 착수해야 한다. 정부도 저장소 확보의 시급성을 인지해 2030년까지 약 4,080억을 투자해 저장소 확보할 계획을 수립하였고, 그 사업의 첫걸음으로 대규모 이산화탄소 저장소 확보를 위한 기반조성사업을 2023년부터 추진할 예정이다.


석유공사는 이러한 정부 기조에 적극 동참하기 위해 이산화탄소 저장소 확보뿐만이 아니라 국내, 중국 및 일본 등의 대륙붕 자원 확보 전쟁에 신속하고 효과적으로 대응해 산유국의 지위를 다시 확보하고자 국내대륙붕 개발 마스터플랜 ‘광개토(廣開土) 프로젝트’를 수립했다.


석유공사는 향후 10년간 물리탐사 17만㎢와 탐사시추 24공을 실시해 한중일 해양경계 확정에 대비하고 1조 입방피트(1TCF) 규모의 가스전을 개발하여 국내 자원개발 생태계를 회복할 계획이다. 또한 연 400만톤 규모의 CCS 저장소를 확보해 국가 온실가스 감축목표를 달성에 기여 하고자 한다.

▲ CCS 개발 절차 및 소요기간


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