CCU(Carbon Capture and Utilization)이란? : 탄소포집 및 활용 기술

안녕하세요.

정보 해커, 뭉커입니다!

오늘은 'CCU' 란 기술에 대해 이야기 해보려 합니다.

CCU는 어떤 기술이며 어떻게 활용이 되는지,
그리고 왜 이러한 기술이 개발되어야 하는지 한번 알아봅시다!

 

 

 

 

 

1. 이산화탄소의 심각성

현재 인류는 대부분의 에너지를 석유,석탄,화석연료 등에 의존하고 있습니다.
이 연료들의 공통적인 특징은
바로 에너지 생성과정에서 이산화탄소를 배출한다는 것입니다.
이산화탄소는 온실가스로 지구온난화의 주범이 되는 가스이죠.
현재 지구의 평균온도는 100년 전보다 약 1도 올랐으며
앞으로도 계속 지구의 평균온도는 온실가스로 인해 올라갈 것으로 예측하고 있습니다.
그리하여 인류는 이산화탄소의 배출을 해결할 기술을 여러 개발 중이고
CCS와 다른 하나가 바로 'CCU' 란 기술입니다.

 

 

 

 

 

 

 

2. CCS의 한계

'CCS' 기술에 대해 궁금하신 분들은 아래 링크를 참고해 주세요.

 

CCS(Carbon Capture and Storage)란? : 탄소포집 및 저장 기술 (tistory.com)

CCS(Carbon Capture and Storage)란? : 탄소포집 및 저장 기술

 

'CCS' 기술은 이산화탄소를 지하 깊숙히 저장하는 방식이기 때문에

몇가지 문제점이 제시됩니다.

 

 

 

(1) 저장 공간 확보의 제한

 

(2) 안전성 문제

 

(3) 생태계 파괴 및 해양 산성화

 

 

그밖에도 여러가지 'CCS' 기술의 한계로 인한

문제점을 보안하기 위해 개발 중인 기술이 바로 'CCU'라는 기술입니다.

 

 

 

 

 

 

3. CCU란?

 

CCU 기술은 'Carbon Capture and Utilization' 의 약자로,

포집한 탄소를 사용가능한 자원으로 활용하는 기술입니다.

CCS와 비교하였을 때,

CCS는 압축 및 이송의 과정이 필요하지만

CCU는 그러한 과정이 필요없으며,

일부 CCU 기술은 발전소의 배가스를 곧바로 활용하기도 하여

포집 공정도 필요없는 경우도 있어

CCS보다 공정 규모가 확연히 줄어드는 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

CCU 기술은 크게 전환 이용과 비전환 이용으로 나뉩게 되는데

하나씩 알아보겠습니다.

 

 

 

(1) 전환 이용

 

변환이용은 말 그대로 이산화탄소를 새로운 물질로 변환시켜

이용하는 것을 말합니다.

어떤식으로 변화시켜 사용하는지 한번 확인해볼까요?

 

 

 

 

1) 화학적 전환

 

이산화탄소는 열화학적,전기화학적,광화학적 등의 경로를 통하여

여러가지 화학제품으로 전환이 가능합니다.

이산화탄소의 화학적 전환으로 인해 여러가지 물질로 전환이 되는데

용제,소화제,액체연료,발포제 등의 제품으로 전환되거나,

메탄,메탄올,요소,포름산,폴리카보네이트,탄산염,고분자 등의

석유화학원료로도 전환이 가능합니다.

 

여러 전환 기술 중 메탄올 합성이 있는데

이산화탄소의 수소화 반응을 이용하여 메탄올로 전환하는 반응으로,

Cu/ZnO 의 촉매를 사용하여 이산화탄소를 메탄올로 전환하는 기술입니다.

 

다만 이산화탄소는 반응성이 낮은 물질이기 때문에

외부로 부터 에너지를 공급해주거나 촉매를 사용해야 합니다.

그래서 고 효율의 촉매개발에 힘을 쓰고 있습니다.

 

 

 

 

2) 생물학적 전환

 

 

이산화탄소를 생물학적으로도 전환이 가능한데

효소 또는 광전기 공정이 가미된 식물의 인공광합성을 이용하여

 이산화탄소를 다른 물질로 전환하는 바이오 기술이 있습니다.

인공 광합성의 경우,

이산화탄소를 다른 물질로 전환시키기 위한 에너지가

태양광 에너지로 대체되기 때문에 에너지 문제에서 자유롭다는 장점이 있습니다.

 

 

 

 

3) 광물화

 

마지막으로

이산화탄소를 고체형태로 만드는 광물화가 있습니다.

광물화 관련 기술 중,

광물탄산화기술(mineral carbonization)이 있는데

이산화탄소를 탄산염 형태인 고체상태로 전환시키는 안정적이면서 친환경적인 기술이 존재합니다.

 

 

 

 

 

 

(2) 비전환 이용

 

비전환 이용은 이산화탄소를 다른 물질로 전환하지 않고

이산화탄소의 상태 그대로 사용하는 것을 말합니다.

여러가지 방면으로 활용이 가능한데 하나 씩 알아보겠습니다.

 

 

 

 

1) EOR

대표적인 비전환 이용 방법 중 하나인 EOR이 있습니다.

EOR이란 'Enhanced Oil Recovery'의 약자로 원유회수 증진법이라고도 불립니다.

이산화탄소를 유전에 주입해 석유 채취의 생산성을 향상시키는 원리인데,

원유를 채굴할수록 압력이 떨어지고 채굴이 어려워 지기 때문에

이산화탄소를 주입해 압력을 높혀 원유 회수를 증진시킬 수 있게 하는 것 입니다.

 

 

2) 탄산음료, 드라이아이스 제조

탄산음료와 드라이아이스를 제조할 때 이산화탄소를 사용합니다.

물에 이산화탄소를 녹이면 물과 이산화탄소 사이의 화학반응으로 인해

탄산을 생성하거나, 이산화탄소를 고체로 만들어 드라이아이스로 제조하기도 합니다.

 

 

 

3) 식물의 광합성

식물의 광합성에는 이산화탄소가 필요합니다.

농가의 비닐하우스에 이산화탄소를 주입시켜 식물의 광합성을 도우는데 사용됩니다.

 

 

 

 

4) ECBM

 

'Enhanced Coal - Bed Methane recovery'의 약자로 석탄층 메탄가스 회수 증진법이라고도 불립니다.

이산화탄소를 석탄층에 주입하게 되면,

석탄이 이산화탄소를 흡수하고 메탄을 방출하게 되는데

생성된 메탄을 포집하여 연료나 다른 분야에 활용하는 방법입니다.

 

 

 

 

 

 

CCU 에 대해 알아보았습니다.

CCU는 아직 CCS에 비해 연구단계에 머물러 있어

활용도 10%에 그친다고 합니다.

CCU의 및 친환경적인 에너지가 더 연구되어

깨끗한 미래가 다가오면 좋겠습니다.