탄소 포집 및 저장 기술(CCUS)의 해운 적용: 배출 없는 선박의 가능성

전 세계적으로 탄소 배출 저감이 중요한 환경 이슈로 떠오르면서, 해운 산업에서도 친환경 기술 도입이 필수적인 과제가 되고 있다. 국제해사기구(IMO)는 2050년까지 해운 산업의 탄소 배출을 50% 이상 감축하는 목표를 설정했으며, 이에 따라 선박의 탄소 배출을 줄일 수 있는 다양한 기술이 개발되고 있다.

특히, 탄소 포집 및 저장 기술(CCUS)은 기존 화석 연료 기반 선박에서도 탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 혁신적인 기술로 주목받고 있다. CCUS 기술은 선박에서 배출되는 이산화탄소를 직접 포집하여 저장하거나, 재활용하는 방식으로 작동하며, 이를 통해 배출 없는 선박을 실현할 가능성이 커지고 있다. 이 글에서는 CCUS 기술의 원리와 적용 방식, 해운 산업에서의 실질적인 도입 사례, 기술적 도전 과제, 그리고 미래 전망을 살펴본다.

 

 

1. 탄소 포집 및 저장(CCUS) 기술의 원리와 해운 산업에서의 필요성

탄소 포집 및 저장(CCUS) 기술은 화석 연료 사용으로 인해 발생하는 이산화탄소를 대기로 방출하기 전에 포집하여 저장하거나, 이를 활용하는 기술이다. CCUS 기술은 발전소, 산업 시설뿐만 아니라 해운 산업에서도 적용할 수 있으며, 선박에서 배출되는 탄소를 직접 관리할 수 있는 효과적인 해법으로 평가받고 있다.

현재 대다수의 상업용 선박은 중유(Marine Heavy Fuel Oil) 또는 LNG(액화천연가스)를 연료로 사용하고 있으며, 연소 과정에서 상당량의 이산화탄소가 발생한다. 탄소 배출을 줄이기 위해 친환경 연료가 연구되고 있지만, 수소나 암모니아 연료 기반의 선박은 아직 상용화되지 않은 단계이기 때문에 단기적으로는 기존 화석 연료를 사용하면서 탄소 배출을 줄일 수 있는 기술이 필요하다.

CCUS 기술은 이러한 문제를 해결할 수 있는 실질적인 대안으로 떠오르고 있다. 선박 엔진에서 발생하는 배기가스를 정화 시스템을 통해 포집한 후, 이를 압축하여 저장하거나, 액체 상태로 변환해 육상 시설에서 추가 처리할 수 있다. 또한, 포집된 탄소는 화학적 변환 과정을 거쳐 연료나 산업용 원료로 재활용할 수도 있다. 이러한 방식은 기존 선박 운항 방식을 크게 변경하지 않으면서도 탄소 배출을 저감할 수 있는 실용적인 기술로 평가받고 있다.

 

2. 해운 산업에서의 CCUS 기술 적용 방식과 실질적인 도입 사례

CCUS 기술을 해운 산업에 적용하는 방식은 크게 선박 내 포집 시스템 구축, 저장 및 이송 인프라 개발, 그리고 탄소 활용 기술로 나뉜다.

먼저, 선박 내부에 탄소 포집 장치를 설치하여 배기가스에서 이산화탄소를 분리하고, 이를 액체 상태로 변환해 저장하는 방식이 있다. 이 기술은 발전소에서 사용되는 대형 CCUS 시스템을 축소하여 선박에 최적화한 형태로 개발되고 있으며, 현재 일부 선박에서 시범 운행이 이루어지고 있다.

두 번째는 이산화탄소 저장 및 이송 인프라 구축이다. 선박에서 포집된 이산화탄소는 특정 저장 용기에 보관된 후, 항구에 도착했을 때 육상 시설로 이송하여 추가 처리할 수 있다. 이를 위해 주요 해운 국가들은 항만 시설에 탄소 저장 및 이송 설비를 구축하고 있으며, 국제적으로 CCUS 인프라 구축을 위한 협력이 활발히 이루어지고 있다.

마지막으로, 포집된 이산화탄소를 산업용 원료로 활용하는 기술도 연구되고 있다. 예를 들어, 이산화탄소를 수소와 결합하여 합성 연료(e-Fuel)를 생산하거나, 탄소 기반 플라스틱 및 건축 자재로 변환하는 방식이 제안되고 있다. 이를 통해 해운 산업에서 발생한 탄소를 다시 활용하여 지속 가능한 순환 경제 모델을 구축할 수 있다.

실제로, 일본의 NYK Line과 노르웨이의 Wärtsilä는 공동으로 선박용 CCUS 시스템을 개발하여 실증 실험을 진행 중이며, 유럽 연합(EU)도 CCUS 기반 친환경 선박 개발을 위한 연구 지원을 확대하고 있다.

 

3. CCUS 기술의 도입을 위한 기술적 도전 과제

CCUS 기술이 해운 산업에서 실질적으로 도입되기 위해서는 해결해야 할 몇 가지 기술적 도전 과제가 존재한다.

첫째, 선박에 설치할 수 있는 CCUS 시스템의 크기와 무게 문제이다. 기존 CCUS 설비는 발전소와 같은 대형 시설에 최적화되어 있어, 이를 선박에 맞게 소형화하고 경량화하는 것이 필수적이다. 선박 공간이 제한적이기 때문에 효율적인 설계가 필요하며, 포집된 탄소를 안전하게 저장할 수 있는 기술도 함께 개발되어야 한다.

둘째, CCUS 시스템의 에너지 소비 문제도 중요한 도전 과제이다. 탄소 포집 및 저장 과정에서 상당한 에너지가 필요하며, 이는 연료 소비 증가로 이어질 수 있다. 따라서, 에너지 효율을 극대화할 수 있는 새로운 포집 기술과 저에너지 처리 공정 개발이 필수적이다.

셋째, CCUS 기술 도입을 위한 경제적 비용 문제이다. 현재 CCUS 시스템의 개발 및 운영 비용이 높은 편이며, 이를 상용화하기 위해서는 정부 보조금, 세제 혜택, 탄소 배출권 거래제 등의 정책적 지원이 필요하다.

이러한 기술적 도전 과제를 해결하기 위해 조선업계, 해운사, 연구 기관, 정부 기관이 협력하여 연구 개발을 진행하고 있으며, 향후 10년 이내에 상용화 가능성이 점차 높아질 것으로 전망된다.

 

4. CCUS 기술을 활용한 배출 없는 선박의 미래 전망

CCUS 기술이 성공적으로 도입되면, 기존 화석 연료 기반 선박에서도 탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있으며, 궁극적으로 배출 없는 선박 실현에 한 걸음 더 다가갈 수 있다.

현재 IMO와 주요 해운 국가들은 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 다양한 친환경 기술을 연구하고 있으며, CCUS 기술은 탄소 배출 저감을 위한 가장 현실적인 솔루션 중 하나로 평가받고 있다. CCUS가 친환경 연료, 전기 추진 시스템, 재생 가능 에너지와 결합된다면, 탄소 배출을 거의 제로에 가깝게 줄일 수 있는 새로운 형태의 친환경 선박이 등장할 가능성이 크다.

앞으로 CCUS 기술이 더욱 발전하고 경제성이 확보된다면, 해운 산업은 배출 없는 선박을 실현할 수 있는 중요한 전환점을 맞이할 것이다. 또한, 탄소를 재활용하는 기술이 더욱 발전하면 해운 산업이 단순한 배출 저감에서 벗어나 탄소 중립을 넘어 탄소 네거티브(Carbon Negative) 산업으로 도약할 수도 있다.

결과적으로, CCUS 기술은 해운 산업의 지속 가능성을 높이는 핵심 기술이 될 것이며, 향후 친환경 선박의 표준 기술로 자리 잡을 가능성이 높다. 이를 위해 국제적인 협력과 연구 개발 투자가 필수적이며, 정책적 지원과 산업 전반의 적극적인 도입 노력이 병행되어야 할 것이다. 🚢