[미래기술25]석유·화학 기업들 'CCUS 기술개발부터 상용화까지'

[이데일리 함정선 기자] 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 분야와 관련해 가장 많은 관심을 기울이고 연구개발(R&D)과 사업에 나서는 기업들은 이산화탄소 배출이 많은 석유·화학, 중공업 분야 기업들입니다. 탄소배출이 많은 만큼 탄소를 줄여야 하는 상황인데다 이산화탄소 배출이 많다 보니 관련 사업을 진행하기도 용이하기 때문입니다.

해외에서는 쉘과 세브론, BP, 엑손모빌 등 기업들이 지하 퇴적층에 이산화탄소를 저장해 원유를 더 쉽게 끌어올릴 수 있는 석유회수증진 방안을 도입하고 있습니다.

세계적으로 CCS 기술은 어느 정도 실용화가 돼 있지만 CCU 기술은 아직 응용 수준입니다. 우리 정부 역시 이 때문에 CCU에 대한 대규모 투자가 필요하다고 보고 기술혁신 로드맵을 구성, 관련 연구에 대한 투자 확대에 나서고 있습니다.

산업군에서는 기업들이 CCS와 CCU에 대한 연구개발과 상용화 전략에 좀 더 빠르게 대응하고 있는 상황입니다.

롯데케미칼은 CCU를 위한 실증 설비를 여수1공장에 설치하고 기술 개발에 나서고 있습니다. 기체분리막을 적용한 기술로 국내 타 업종에서는 실증 작업을 진행했지만 운송과 판매 등 사업성 부족으로 실제 사업으로 이어지지는 못해했습니다.

이에 롯데케미칼은 약 1년간 여수 실증 설비 운영을 통해 데이터 수집과 분석, 질소산화물 영향 평가 등을 거쳐 2023년까지 상용화 설비를 완공할 계획입니다.

롯데케미칼은 연간 6만톤(t) 이상 이산화탄소를 추가 포집한 후 순도를 높여 자체 생산하는 폴리카보네이트 제품의 생산 원료로 사용하고 드라이아이스와 반도체 세정액 원료 등으로 만들어 인근 중소 화학사에 판매할 방침이며 향후 대산·울산공장까지 관련 설비를 확대해 이산화탄소를 연간 20만t 이상 활용할 예정입니다.

롯데케미칼이 여수1공장에 설치한 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 제어실(왼쪽)과 전처리, 분리실증설비. (사진=롯데케미칼)

현대오일뱅크는 DL이앤씨와 정유 부산물인 탈황석고와 이산화탄소를 활용해 탄산화제품을 생산하는 CCU 설비를 구축하기로 했습니다. 2022년 충남 서산시 현대오일뱅크 대산공장 내 연간 10만t의 탄산화제품 생산 공장 건설을 시작으로 최대 60만t으로 생산량을 늘릴 계획입니다.

현대오일뱅크는 이를 통해 정유 부산물인 탈황석고를 연간 50만t 가량 재활용하게 될 것으로 기대하고 있습니다. 또한 탄산화제품 1t 당 이산화탄소 0.2t을 포집·활용할 수 있어 연간 12만t의 탄소배출을 줄일 수 있을 것으로 전망하고 있습니다. 이는 소나무 1000만 그루를 심는 효과와 맞먹는 양으로 CCU 설비로는 국내 최대 규모라는 설명입니다. 생산된 탄산화제품은 시멘트, 콘크리트, 경량 블록 등 건축 자재의 대체 원료로 공급할 예정입니다. 석고·석회광산에서 석고, 탄산칼슘을 직접 채굴하는 것에 비해 자연 파괴가 적다는 설명입니다.

현대오일뱅크 탄산화제품 설명도

SK그룹은 SK이노베이션과 SK에너지가 CCS 기술을 확보해 공정에 적용하는 등 본격적인 CCS 사업에 나서고 있습니다. SK이노베이션은 한국석유공사와 실증모델 개발과 CCS 분야 사업 연구를 공동으로 수행하기로 협약을 맺기도 했습니다.

내년 6월 천연가스 생산이 종료되는 동해가스전에 이산화탄소를 포집·저장하는 국책과제가 시행되는데 2025년부터 동해가스전에 연간 40만t의 이산화탄소를 모아 저장하는 것이 목표입니다. SK이노베이션과 SK에너지는 이 국책과제에서 포집원과 포집 기술 관련 모델을 개발하는 임무를 담당하게 됩니다.

대우조선해양은 암모니아수 흡수제를 활용해 이산화탄소를 포집 후 저장하는 선박용 이산화탄소 포집·저장 기술을 대우조선해양의 기본특허와 국내 기자재 업체인 하이에어코리아의 배기정화기술을 사용해 기술 검증에 성공했다고 밝히기도 했습니다. 이미 해당 기술과 관련해 20여 건의 국내외 특허도 출원을 완료했습니다.

이 기술은 암모니아수를 이용해 대량의 이산화탄소를 포집하고 저장하는 습식 포집공정과 광물탄산화 기술로 장치 규모에 따라 이산화탄소 흡수량을 다양하게 설계할 수 있습니다. 흡수제는 재생 후 다시 사용할 수 있어 손실이 거의 없는 것이 장점입니다.