CCS(Carbon Capture and Storage, 탄소 포집 및 저장)는 화석연료 연소나 공업 공정에서 발생하는 이산화탄소(CO2)가 대기로 배출되기 전에 포집하여, 압축·운송 과정을 거쳐 지하 지층이나 해저 지질 구조에 영구히 격리·저장하는 기술입니다.
화석연료 의존도가 높고 단기간에 공정 전환이 어려운 철강·시멘트·석유화학 등 중화학 공업 분야에서 탄소중립(Net-Zero)을 달성할 핵심 수단으로 꼽힙니다.
1. CCS 가치사슬(Value Chain)별 주요 기술
포집 (Capture):배출원에서 CO2를 분리하는 기술
연소 후 포집 (Post-combustion):배가스 중 CO2를 습식 아민 용매나 건식 흡착제로 분리 (상용화 수준 가장 높음).
연소 전 포집 (Pre-combustion):가스화(IGCC) 등을 통해 수소와 CO2로 변환 후 고압 상태에서 포집.
순산소 연소 (Oxy-fuel):순수 산소로 연소시켜 배가스를 CO2와 수증기만으로 구성하여 포집 용이화.
공기 중 직접 포집 (DAC, Direct Air Capture):대기 중 400ppm 수준의 매우 낮은 CO2를 직접 포집하는 차세대 기술.
수송 (Transport):포집한 CO2를 액화·압축하여 이동
파이프라인:대량/중단거리 수송에 경제적.
액화 CO2 운반선 (LCO2 Carrier):장거리 및 해상 저장소 수송 시 필수. 저온·저압(예: -50℃, 7기압) 관리를 통해 대형화 및 수송 효율 극대화 추진 중.
저장 (Storage):CO2를 영구적으로 격리
고염수층 저장 (Saline Aquifers):수m~수km 지하의 염수층 지층에 고압 주입 (가장 큰 저장 용량 제공).
고갈 가스전/유전 (Depleted Oil & Gas Fields):이미 지질 구조 검증이 완료되어 초기 위험이 적음.
석유 회수 증진 (EOR, Enhanced Oil Recovery):CO2를 주입해 잔류 석유를 추출하며 저장.
2. 국내외 기술개발 및 시장 현황
2-1. 해외 (글로벌)
북미 (미국·캐나다):IRA 법안의 45Q 세액공제(포집 톤당 최대 $85~$180 지원)와 EOR 연계 사업을 바탕으로 글로벌 CCS 시장 선도.
유럽 (노르웨이·영국 등):북해 고갈 가스전을 활용한 국경 간 $\text{CO}_2$ 수송·저장 허브 프로젝트(Northern Lights, Greensand 등)를 상용 가동하며 크로스보더 CCS 공급망 구축.
허브/클러스터형 사업 방식 전환:여러 산업 단지에서 포집한 탄소를 공동 인프라(파이프라인, 운반선, 저장소)로 집적하는 'CCS 허브/클러스터'모델이 대세로 자리 잡음.
2-2. 국내 (한국)
저장소 확보 추진:동해 가스전 활용 CCS 실증 프로젝트를 비롯해 국외(말레이시아, 오스트레일리아 등) 저장소로 액화 CO2를 이송·저장하는 글로벌 협력 사업 추진.
운반선 경쟁력:조선업계(HD현대 등)를 중심으로 세계 최대 규모(2만2000m³급 이상)의 액화 이산화탄소(LCO2) 전용 운반선 설계 및 국산화 기술에서 세계 최고의 기술력 보유.
법령 및 정책 정비:「탄소포집·수송·저장 및 활용에 관한 법률(CCUS법)」 제정을 통해 인허가 간소화 및 산업 육성 기반 마련.
3. 기술적 과제 및 경제성
구분 | 주요 이슈 및 과제 |
포집 에너지 비용 | 포집 공정(특히 용매 재생 열원)에 소요되는 에너지가 크고, 포집 단가가 높음 (톤당 $50~$100 이상). |
저장소 위치 한계 | 대규모 지질 구조가 국한되어 있어, 포집 지역에서 저장 지역까지 수송하는 비용 및 물류 문제 발생. |
누출 위험 및 안전성 | 지진 등 지각 변동에 의한 장기 저장 누출 가능성을 모니터링하기 위한 초정밀 3D/4D 물리탐사 및 가스 센싱 필요. |
탄소 가격 신호 필요성 | 탄소배출권(ETS) 가격이 CCS 설치 및 운영 비용보다 높아야 민간 기업의 자발적 투자 유인이 생김. |
4. 중장기 전망: CCUS(활용 연계)로의 확장
CCS는 포집한 탄소를 단순히 버리는(저장) 것에 그치지 않고, 합성연료(e-Fuel), e-메탄올, 탄산리튬, 건축 자재 등 고부가가치 화학 제품으로 재활용하는 CCU(Carbon Capture and Utilization)CCUS통합 생태계로 발전하고 있습니다.
향후 2030년 이후에는 단순 포집을 넘어 DAC(직접공기포집) 및 BECCS(바이오에너지 연계 CCS)와 같은 음의 배출(Negative Emission, 탄소 마이너스)기술이 글로벌 탄소 시장의 주축이 될 전망입니다.
