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[지식정보] 탄소 포집 저장 기술을 아파트에 적용


글로벌 탄소 포집·저장(CCS. Carbon-Capture-Storage) 프로젝트가 200개에 이르고 있다. CCS는 액화천연가스(LNG) 추출 시설, 산업시설 등 기존 사업 설비에서 탄소를 최대 99%까지 포집할 수 있어 기후위기를 해결하는 ‘미래 먹거리’ 사업이다. 반면 한국 기업의 CCS 개발 프로젝트는 5개에 불과해 한국이 CCS 시장에서 뒤처지고 있다. CarbonQuest 기술 스타트업은 탄소 포집·저장 기술을 적용하여 약 20%의 탄소배출을 줄이고 있다. 뿐만 아니라 이산화탄소는 액화 형태로 전환되어 콘크리트 블록의 성분으로 용도가 변경될 수 있어 신축 건물을 더욱 친환경적으로 건설할 수 있다. 관련 자료를 한경과 ULI에서 정리하였다.

자료:

https://www.hankyung.com/economy/article/2023052194301

https://urbanland.uli.org/sustainability/carbon-capture-technology-making-older-apartment-buildings-green/?utm_source=realmagnet&utm_medium=email&utm_campaign=HQ%20Urban%20Land%2005%2E01%2E23

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/es200619j

델코지식정보

https://www.delco.co.kr/





1. 글로벌 차원에서 탄소포집 기술 사업 약 200개 진행

글로벌 탄소 포집·저장(CCS) 프로젝트가 200개에 이르고 있다. CCS는 액화천연가스(LNG) 추출 시설, 산업시설 등 기존 사업 설비에서 탄소를 최대 99%까지 포집할 수 있어 기후위기를 해결하는 ‘미래 먹거리’ 사업이다. 반면 한국 기업의 CCS 개발 프로젝트는 5개에 불과해 한국이 CCS 시장에서 뒤처지고 있다.

호주의 비영리기관인 글로벌 CCS 인스티튜트에 따르면, 2022년 상업 운행 중이거나 추진 중인 CCS는 세계에 196개다. 2021년 135개에서 규모가 늘었다.

196개 중 30개는 이미 운영 중이며 11개는 건설 중, 153개는 개발 단계에 있다. 이들 프로젝트가 모두 가동되면 연간 이산화탄소 처리용량은 2억4397만t에 이른다. 연구소 관계자는 “천연가스부터 시멘트, 철강, 비료 등은 당장 탄소 배출을 완화하기 어렵다”며 “여러 산업에 현실적인 탄소 중립 대안은 CCS”라고 강조한다.

미국 독일 등은 CCS를 탄소 중립의 현실적인 대안으로 여기고 정부 차원의 세제 혜택을 주고 있다. 미국은 포집한 이산화탄소 t당 60~85달러의 세제 혜택을 주고 있으며, 캐나다도 CCS 투자비용 50%에 대한 세액을 공제해준다. 북미 지역에서 작년 기준 18개의 CCS 프로젝트가 상업 운영 중인 이유다.

에너지업계에선 CCS 관련 법규와 세제혜택이 마련되지 않은 점을 한국의 CCS 경쟁력 약화 요인으로 꼽는다. 업계 관계자는 “현 정부 들어 중앙 부처의 수소 지원과 정책 마련이 이유 없이 늦어지고 있다”며 “CCS 프로젝트 수에서 밀리면 수소 공급량이 줄어드는 등 수소산업 경쟁 구도에서도 밀릴 것으로 우려된다”고 말했다.

한국의 관련 기업들은 이런 분위기 속에서도 CCS 프로젝트에 사활을 걸고 있다. SK E&S는 2025년부터 호주의 ‘바로사 가스전’에 CCS 기술을 적용할 예정이다. 국내 기업 중 가장 빠른 시기다. 여기서 생산한 ‘저탄소 LNG’를 국내로 들여와 한국 수소산업 발전에 기반이 되는 블루 수소 공급을 맡는다. 2022년엔 ‘탄소 중립 기술센터’를 신설해 바로사 가스전 이외에 CCS 사업화를 검토 중이다.

포스코인터내셔널은 2022년 2월 에너지 부문 산하에 CCS 사업화 추진화를 신설했다. 이 회사는 말레이시아 국영기업 페트로나스와 국내에서 포집한 탄소를 가스전에 저장하는 사업 모델을 개발 중이다. 삼성엔지니어링국내 산업시설에서 나온 탄소를 말레이시아로 운송하는 프로젝트를 진행하고 있다.



2. 뉴욕시 오래된 아파트 건물을 친환경적으로 만드는 탄소 포집 기술

도시의 엄격한 환경 규제에 보조를 맞추기 위해 기존 부동산은 탄소 발자국을 줄여야 한다. 뉴욕시의 많은 아파트 개발업체 중 하나인 Glenwood Management를 위해 CarbonQuest라는 기술 스타트업이 잠재적으로 판도를 바꿀 만한 솔루션을 제공하고 있다.

워싱턴주 Spokane에 본사를 둔 4년 된 이 회사는 기존 건물의 난방 시스템을 개조하여 이산화탄소가 대기 중으로 배출되기 전에 이산화탄소를 포집 및 제거할 수 있는 장비를 장착할 수 있다. 뿐만 아니라 이산화탄소는 액화 형태로 전환되어 콘크리트 블록의 성분으로 용도가 변경될 수 있어 신축 건물을 더욱 친환경적으로 건설할 수 있다.

"많은 동료들과 마찬가지로 우리는 스스로를 돌아보며 엄청난 탄소 감축을 위해 무엇을 더 해야 할까요?" Glenwood 부사장 Josh London은 2024년에 발효되고 2030년까지 대형 건물의 온실가스 배출량을 40%까지 줄이는 것을 목표로 하는 지방법 97을 언급하며 설명한다. 준수하지 않는 사람들은 막대한 처벌을 받게 된다. "우리는 칭찬을 받기 위해서가 아니라 문제를 해결하는 방법에 대해 우려했기 때문에 기꺼이 선구자이자 개척자가 되었다."

CarbonQuest가 Glenwood의 건물 중 하나인 1930 Broadway에 위치한 Grand Tier에 2021년 기술을 적용한 후 건물의 연간 이산화탄소 배출량이 25% 감소했다. Glenwood는 그 결과에 매우 감격하여 두 회사는 최근 5개의 추가 Glenwood 빌딩(300 East 75th Street에 위치한 Fairmont, 300 East 56th Street에 있는 Bristol, 240 East 39th Street에 있는 Paramount Tower), 1755 York Avenue의 Barclay, 1365 York Avenue의 Somerset 등에 이 기술을 채택한다고 발표했다.

5개 건물은 23.2만 ㎡의 주거 공간에 해당하며 설치로 최대 5,000톤(4,536미터톤)의 배출을 줄일 수 있다.

탄소 포집 활용

탄소 포집의 개념은 수년 동안 존재해 왔지만 최근까지 대부분 산업적 규모로 배치되었다. 예를 들어, 석유 생산업체는 이산화탄소를 포집하여 추출 과정에서 재사용하며 유틸리티 플랜트에도 탄소 포집 기술이 적용되었다.

그러나 CarbonQuest의 전략 및 시장 개발 담당 부사장인 Anna Pavlova에 따르면, 공동주거용 건물에서 탄소를 포집하여 배출량을 줄인 다음 탄소를 격리하는 방식으로 용도를 변경한다는 아이디어는 새로운 진화 단계를 보여주는 사실이다.

"이 기술은 탄소 포집에서 향상되었다."라고 Pavlova는 말합니다. CarbonQuest의 장비는 고체 흡수제라고 하는 다공성 물질을 사용하여 분자를 끌어당기고 화학적으로 반응하여 건물 배기가스에서 이산화탄소 분자를 포착한다.“ 그것이 캡처의 실제 비밀 소스다."라고 그녀는 설명합니다. “이러한 고체 흡착제는 탄소 포집 기술의 미래입니다. 다른 부분은 우리가 이러한 시스템을 모듈식으로 만드는 방법을 알아냈다는 것이다. 그들은 키트로 제공되며 건물을 방해하지 않고 쉽게 추가할 수 있다. 또한 시스템의 설계 및 엔지니어링은 학교, 병원, 다가구 건물 또는 상업용 타워 등 거의 모든 환경에 적용할 수 있습니다.”



고체 흡착제(solid sorbents)는 작고 단단한 공 모양으로 건물의 난방 시스템에 연결된 탱크에 배치된다. 더 많은 탄소를 포획하기 위해 흡착제로 채워진 탱크를 더 추가할 수 있으므로 기술을 쉽게 확장할 수 있다.

CarbonQuest의 하드웨어는 탄소 포집 프로세스를 모니터링하고 문서화하는 인공 지능 기반 소프트웨어 플랫폼으로 강화되어, 건물 관리에서 제거, 액화 및 재사용을 위해 트럭에 적재되는 양을 추적할 수 있다. 여기에 머신 러닝 기법은 많은 탄소 계산 프로세스를 자동화하는 데 도움이 된다.

Glenwood 부동산 회사는 그랜드 티어 건물에 탄소 포집 장비를 설치하는 것은 임차인 혼란 측면에서 "고통이 없다“고 말한다. 그러나 복잡한 장치를 건물의 기존 공간에 맞추는 것이 가장 큰 도전이었다. "거대한 차고가 있기 때문에 그 건물을 선택했다."라고 그는 설명한다. "우리는 6개의 주차 공간을 포기하고 기계실을 만들 수 있었다."

시범 시스템이 자리를 잡은 후 CarbonQuest는 프로세스를 연구하고 추가 건물에 설치가 더 쉬워지도록 공간을 20% 줄이는 방법을 알아내기 위해 엔지니어를 불러들였다.



빌딩의 모든 전기화로 가는 과정

Glenwood 부동산 회사는 ”이 기술은 열을 위해 천연 가스를 태우는 아파트 건물의 탄소 포집을 신속하게 구현하고 궁극적인 전기화를 향한 가교 역할을 할 수 있는 솔루션이 될 수 있다. 대기 오염을 줄이면서 이제 의미 있는 일을 성취할 수 있다." 또한 "일부 건물은 완전히 전기를 공급하기가 어렵기 때문에 더욱 절실하다."

그랜드 티어에서 포획한 액화 이산화탄소 탱크는 브루클린에 기반을 둔 글렌우드 메이슨 서플라이 컴퍼니(우연히 이름은 비슷하지만 글렌우드 매니지먼트와 연결되지 않은 업체)로 트럭으로 운반되고 있다. Glenwood Mason의 건축 영업 이사인 Jeff Hansen은 탄소가 시멘트 혼합물에 주입되고 여기서 탄소가 광물화되어 고체가 된다고 한다. "그것은 영구적으로 우리 블록의 일부가 됩니다." "건물의 지속 가능한 이산화탄소를 가져와, 블록에 넣은 다음 다른 건물을 짓기 위해 다시 보내는 방식으로 활용할 수 있다는 것은 멋진 일이다."

이 도시의 마지막 남은 블록 제조업체인 Glenwood Mason이 주로 환경 보호를 위해 포획된 탄소의 용도를 변경했다. 그러나 추가된 탄소는 또한 벽돌의 성능을 약간 향상하기까지 한다. Glenwood Mason은 경화 공정(curing process)의 수정을 통해 격리된 탄소의 양을 증가시키는 방법을 찾기 위해 지속적인 연구를 수행하고 있다.

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