▲ 에이원 문흥만 대표가 ‘2023년 한국CCUS 추계학술대회’에서‘울산 동해가스전 육상 CO₂ 허브터미널의 설계에 관한 연구결과’에 대해 발표하고 있다.

초저온 및 CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장) 전문기업인 ㈜에이원의 문흥만 대표가 육상에서 포집된 다양한 조성의 CO₂가 허브터미널에 유입되고 이를 지중 저장소에 안전하게 송출하거나 일부를 외부에 반출해 활용할 수 있도록 한 CCS 육상 허브터미널 설계의 신개념을 선보였다.

에이원 문흥만 대표는 지난 12월 6일 한국CCUS추진단이 개최한 ‘2023 한국CCUS 추계학술대회’에서 ‘울산 동해가스전 육상 CO₂ 허브터미널의 설계에 관한 연구결과’를 발표했다.

CCS는 CO₂ 포집, 수송, 지중저장 각 부분의 기술이 먼저 개발되고, 개발된 기술이 하나의 시스템으로 통합돼 유기적으로 작동할 때 완성된다. 지금까지 국내 CCS 연구는 부분별 단위기술 위주로 개발돼 왔다.

그러나 이제는 CCS가 연구단계에서 벗어나 대규모 실증단계로 접어든 만큼 우리나라도 지금까지 개발된 단위기술을 바탕으로 포집, 수송, 지중저장을 하나의 시스템으로 통합해 운영하는 전주기 CCS 실증이 필요한 시점이 됐다.

이에 천연가스 상업생산이 종료된 울산 동해가스전에 CO₂를 주입하기 위해 CO₂ 포집부터 지중저장에 이르는 CCS 전주기 실증연구가 국내에서 처음 시도됐다.

이 연구는 CO₂ 포집분야, 수송분야, 저장분야, 환경 모니터링 분야의 4개로 이루어져 있고, 에이원은 수송분야에서 가스 상태로 이송된 CO₂를 정제, 액화하여 해안에서 61km 떨어진 해상플랫폼까지 고압펌프로 이송하는 육상 허브터미널 설계를 담당했다.

지구온난화가 급속히 진행되면서 유럽은 기후위기 대응을 위해 탄소국경조정제도(CBAM) 도입을 추진하고 있다. CBAM은 EU에 수입되는 제품에 대해 제품 생산 시 발생한 탄소에 대해 비용을 부과하는 관세로, 2025년까지 전환기간을 거쳐 2026년부터 본격화 된다. 이 제도가 실행되면 앞으로 CO₂ 저감을 이루지 못한 모든 제품의 유럽 수출이 막대한 타격을 받게 된다.

이에 세계 각국에서는 CO₂를 저감하기 위한 여러 가지 방법을 도입하고 있는데, 그 중에서 CO₂를 지하에 저장하는 CCS 기술이 세계적으로 주목받고 있다. 유럽에서는 네덜란드의 Porthos 프로젝트를 비롯해 다수의 CCS 프로젝트가 추진되고 있고 미국, 호주, 일본, 중국 등 주요 국가에서는 국가주도로 대규모 CCS 사업이 추진 중이거나 계획되고 있다.

우리나라는 그 동안 CO₂ 포집분야에서는 탁월한 성과를 얻어 왔지만 지중저장 분야에서는 저장소 확보를 하지 못해 지중저장 분야의 기술 축적이 선진국에 비해 뒤쳐져 있었다.

이날 문흥만 대표는 울산 동해가스전과 규모가 비슷해 자주 비교되는 네덜란드 포르토스( Porthos) 프로젝트를 비교하면서 CO₂ 순도 및 이송과 주입방식 등의 차이에 대해 설명했다.

CCS 전주기 실증에서는 지하 저장소의 CO₂ 주입 조건이 설계기준이 되어 포집, 수송을 포함한 전체 공정설계가 이뤄져야 한다. 육상허브터미널은 포집설비로부터 유입된 CO₂를 최적의 조건으로 수송하고 주입할 수 있도록 설계해야 하며, 다수의 포집원에서 배출된 CO₂가 허브터미널로 유입될 경우 균질한 CO₂를 주입 사이트로 송출하기 위해 농도, 압력, 온도를 관리할 필요가 있다.

문 대표는 육상 허브터미널 설계와 관련해 안전을 최우선으로 하되, 육상에서 다양한 포집원에서 각양각색 조성의 CO₂가 유입될 것을 가정해 설계에 반영했으며, 액화에너지를 최소로 사용하는 공정을 채택했고, CCS용으로 만든 장치가 CCU용으로 사용될 것을 감안해 필요에 따라서는 허브터미널에 저장된 CO₂ 일부를 외부로 반출할 수 있는 구조로 설계 했다고 설명했다.

문 대표는 앞으로 선박에서 CO₂ 포집이 활발해질 것으로 전망하면서 선박에서 포집된 CO₂를 처리할 허브터미널 건설이 중요해진다고 강조했다. “국제해사기구(IMO)는 친환경선박 도입을 강력하게 추진하고 있다. 하지만 친환경 연료를 사용하는 선박엔진을 개발하기에는 시간과 비용을 감당할 수 없어, 그 대안으로 선박에서 CO₂를 포집해 지중 저장하는 방법이 있는데 이 때 CCS용 허브터미널이 그 역할을 할 것으로 기대 된다”고 전했다.

이와 함께 문 대표는 육상허브터미널 설계의 기술적 어려움도 지적했다. “원래 허브터미널에는 기체 CO₂가 유입되도록 설계됐는데, 여기에 탱크로리로 운반되거나 선박에서 포집된 액체 CO₂가 유입되면 기체와 액체가 섞이고, 온도가 각각 달라져 기술적으로 균질하게 지중저장 사이트로 송출하기가 쉽지 않다”고 말했다.

그러면서 “육상허브터미널은 기상은 물론 액상으로 유입되는 CO₂를 어떻게 효율적으로 혼합해 안정적으로 해상플랫폼까지 이송해야 할지를 고려하여 설계해야 하는데, 이번 설계에 이러한 문제를 해결하는 방식을 반영했다”고 전했다.

에이원은 이번 연구를 통해 공정특허 1건을 등록했고, 설계결과는 미국선급(ABS)을 통해 AIP(APPROVAL IN PRINCIPLE) 인증을 취득했다. 국내 최초로 포항 영일만에서 CO₂ 지중저장에 성공한 경험을 갖고 있는 에이원은 현재는 공주대학교 예산캠퍼스에 설치된 CCS 테스트베드를 운영 관리하고 있다.

문 대표는 “현재 연간 120만톤으로 상향돼 계획되고 있는 울산 동해가스전 실증 프로젝트는 지금까지 국내 연구진에 의해 개발된 모든 CCS 기술 역량이 집대성 돼야 한다. 이 프로젝트의 성공을 기반으로 향후 연구개발 및 실증에도 탄력을 받아 글로벌 시장에서 국내 CCS 기술의 위상이 높아지기를 바란다”고 기대를 나타냈다.

한편, 에이원은 2010년에 설립돼 CCUS 이외에 초저온 장비제작 및 PSA(흡착분리장치), 액체수소탱크 제작 등을 수행하는 강소기업으로 여러 대형 국책 과제에 참여 해 성공한 경험을 갖고 있으며, 이를 기반으로 국가 산업 및 경제 발전에 기여하고 있다.