企業의 排出量 減縮으로는 넷제로 目標 達成이 어렵다는 認識이 커지면서 大氣에 排出된 二酸化炭素를 直接 捕執하는 技術(DAC)에 對한 政策的 支援과 投資가 集中되고 있다. 特히 最近 스타트업 클라임웍스가 獨立的인 第3의 認證 機關을 통해 炭素 除去 크레디트를 確保하고 企業 顧客에 販賣함으로써 VCM에서 DAC를 活用한 炭素 除去 크레디트의 去來도 活潑해질 것으로 展望된다. DAC와 關聯해 經濟性, 에너지 費用, 包집 以後 處理 等 解決해야 할 이슈가 남아 있어 이와 關聯된 追加的인 R&D가 活潑해질 展望이다.
溫室가스를 減縮하기 위한 첫 番째 房안은 溫室가스 排出源의 排出量을 制限하거나 調整해 汚染 物質 排出을 低減하는 것이다. 하지만 當場 企業이 生産을 멈추지 않는 限 溫室가스 排出量을 急進的으로 줄이거나 制限하는 量에 限界가 있다. 大氣 中에서 二酸化炭素를 吸收하는 炭素 除去 技術(Carbon Dioxide Removal, CDR)李 浮上하는 理由이다. 炭素 除去 技術은 크게 水木, 土壤 等 旣存 自然 作用 向上으로 炭素 吸水量을 增大하는 ‘自然 基盤 炭素 除去’와 化學作用을 活用해 大氣 중으로부터 二酸化炭素를 直接 除去하는 ‘工學 基盤 炭素 除去’ 技術로 區分된다. 그런데 自然 基盤 炭素 除去 方式에도 限界가 있다. 숲을 造成하는 조림 等을 통해 植物의 光合成 活動을 利用하는 方法으로 二酸化炭素를 除去하기 위해서는 많은 量의 물과 나무를 심을 큰 面積의 땅이 있어야 하는데 숲을 無限定 擴張하기는 어렵기 때문이다. 全 世界 氣候科學者들이 炭素 包집 技術 없이는 人類의 氣候變化 目標를 達成할 수 없다고 입을 모으는 理由도 여기에 있다. IPCC 報告書에서도 全 世界가 넷제로 目標에 到達하기 위해서는 人爲的 炭素 除去 技術의 使用이 必須的이라고 明示하고 있다.
2021年 韓國에너지技術硏究院의 ‘CCUS 深層 投資 分析 報告書’에 따르면 全 世界 炭素 包집 및 貯藏 關聯 企業들은 會社別로 實證 段階부터 多年間의 플랜트 運營 經驗이 있는 企業에 이르기까지 技術 成熟度가 다양하다. 그런데 우리나라의 CCUS 技術 水準은 關聯 分野에서 最高의 技術力을 가진 先導 國家(美國, 유럽)의 79.2% 水準이며 技術 隔差는 4.9年 程度 뒤떨어져 있다고 한다. 先導 國家와 技術 隔差를 줄이기 위해서 大規模 實證과 商用化 프로젝트의 推進, R&D 支援 擴大를 통한 技術 競爭力 確保가 時急한 狀況이다.
代表的인 DAC 스타트업
DAC 技術 商用化에 成功한 代表的인 스타트업으로는 스위스의 클라임웍스(Climeworks), 캐나다의 카본엔지니어링(Carbon Engineering), 美國의 글로벌서모스탯(Global Thermostat) 等을 꼽을 수 있다.
가장 잘 알려진 클라임웍스는 吸着 필터를 利用해 二酸化炭素를 捕執하는데 스타트업 規模로는 全 世界 最大 施設인 ‘誤르카(Orca) 프로젝트’의 DAC 플랜트를 아이슬란드에서 運營하고 있다. 現在 유럽 全域에 걸쳐 15個 施設을 運營하고 있으며 止熱이나 쓰레기에서 發行하는 廢熱을 에너지로 活用해 年間 6000t 以上의 二酸化炭素를 捕執하고 있다.
글로벌서모스탯은 2010年 오늘날의 炭素排出權 去來 市場을 만든 것으로 有名한 그라시엘라 치칠니스키 컬럼비아대 經濟學科 敎授가 共同으로 設立한 美國의 代表的인 DAC 스타트업으로 에너지 使用量이 낮아 費用이 적게 드는 DAC 技術을 長點으로 내세우고 있다. 글로벌서모스탯은 技術 開發과 實證 過程에서 炭素 捕執輛 目標를 達成하지 못해 施設이 閉鎖되는 等 어려움을 겪었으나 2022年 8月 인플레이션 減縮法(以下 IRA)이 通過되면서 成長의 轉換點을 맞았다. IRA는 向後 10年間 에너지 安保 및 氣候變化 對應에 約 3690億 달러를 割當한 美國 歷史上 單一 規模로 가장 큰 氣候 法案으로 이 法案에 따라 美 에너지部의 補助金을 支援받을 수 있게 됐기 때문이다.
카본엔지니어링은 클라임웍스나 글로벌서모스탯과 比較했을 때 捕執하는 炭素의 規模가 크고 包집 炭素를 燃料로 再活用하는 方法까지 開發하고 있는 것이 特徵이다. 炭素 包집 過程에서 發生하는 天然가스를 에너지 供給源으로 使用하며 캐나다의 示範 施設 運營을 始作으로 美國 內 年間 1萬 t의 二酸化炭素를 捕執하는 施設을 建設하기 위해 政府와 企業으로부터 總 7000萬 달러의 投資金을 誘致했다.
이러한 雰圍氣 속에서 筆者가 勤務하는 逍風벤처스 亦是 最近 美國 실리콘밸리의 DAC 技術 스타트業인 캡처식스(Capture6)에 投資했다. 캡처식스는 淡水化 施設과 DAC를 連結해 二酸化炭素를 包집, 除去함과 同時에 淡水化 프로세스를 통해 炭素 濃縮數를 農業用水나 食水로 使用 可能한 淸淨 水資源으로 만드는 技術을 保有하고 있다. 淡水化 施設을 活用하기 때문에 旣存 施設에 바로 設置할 수 있어 初期 인프라 構築 費用이 낮고 運營 費用이 적다는 것이 特徵이다. 北美와 유럽의 旣存 DAC 企業들은 水資源을 大量 工程에 使用해야 하는 資源 損失의 이슈가 있다. 例컨대, 카본엔지니어링의 境遇 溶解劑를 使用하는 濕式으로 捕執하기 때문에 물이 많이 消耗된다. 또 900度에 가까운 높은 溫度의 에너지에서 設備가 구동되기 때문에 冷却水를 써야 하는 이슈도 있다. 그런데 캡처식스는 熱을 加하지 않고 鹽水에서 소금만 抽出해서 化學 反應으로 炭素를 捕執하는 方式으로, 炭素를 捕執한 다음 남은 水資源을 되팔 수 있다.
以外에도 MS 創業者인 빌 게이츠의 投資를 받은 DAC 스타트업 서스테라(Sustaera), 鑛物을 使用해 大氣 二酸化炭素를 捕執하는 美國의 에어룸(Heirloom), 모듈型 컨테이너를 構成해 擴張性을 늘린 카본캡처(Carbon capture) 等 多樣한 DAC 스타트업이 생기고 있다.
늘어나는 政策 支援과 벤처 投資
國際的으로 DAC에 對한 支援策이 늘어나고 있는 點도 注目할 必要가 있다. 2021年 인프라 投資와 일자리 法案에 따르면 美國은 35億 달러(藥 4兆3000億 원)를 DAC 허브에 投資한다. 美國 全域에 4군데 허브를 建設하는 것을 目標로 初期 硏究支援, 設計, 建設 運營까지의 全般을 支援하기로 했다.
또한 IRA의 通過도 各 企業의 DAC 需要를 促進하고 있다. IRA 法案 通過에 따라 産業 活動에 依해 生成된 二酸化炭素를 包집·隔離할 境遇 企業은 t當 最大 180달러(藥 24萬 원)의 稅制 惠澤을 받을 수 있기 때문이다. DAC에 對한 稅額 控除額이 큰 것은 그만큼 이 技術이 初期 段階이기에 市場 收益性을 保障해주기 爲한 措置로 풀이할 수 있다. 유럽聯合(EU)도 2020年 豫算 118億 달러를 10個年 DAC 硏究 프로그램에 投入하는 等 積極的으로 投資에 나서고 있다.
우리나라 政府도 ‘2050 炭素中立’ 目標 達成에 있어 DAC 技術이 核心的인 役割을 擔當할 것으로 豫想하고 關聯 事業에 積極的으로 豫算을 投入하기 始作했다. 우리나라의 2050 炭素中立 시나리오 B 안에 따르면 DAC 技術로 7400萬 t 規模의 二酸化炭素를 捕執하는 것이 目標로 設定돼 있다. 2023年 3月, 科學技術情報通信部는 ‘2023年 氣候 環境 分野 新規 事業’ 公告를 통해 空氣 中 直接 捕執과 活用
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源泉技術 開發 事業에 2023年까지 總 197億 원을 投入할 豫定이라고 밝혔다. 技術 開發과 商用化를 促進하기 위해 民間의 參與를 積極 이끌어내겠다는 意圖로 보인다. 이에 따라 그間 炭素中立을 위한 核心 手段임에도 技術的 不確實性이 높고 t當 包집 費用 等 經濟性 確保에 어려움을 겪었던 DAC 技術에 對한 硏究開發(R&D)李 보다 活潑하게 이뤄질 것으로 보인다.
벤처 投資 움직임도 活潑하다. MS 創業者 빌 게이츠나 메타(舊 페이스북)의 마크 저커버그는 DAC 技術을 두고 “世上을 뒤흔들 革新的 技術”이라 稱하며 積極的인 投資 行步를 이어가고 있다. 빌 게이츠가 設立한 氣候 펀드인 ‘브레이크스루 에너지 캐털리스트(Breakthrough Energy Catalyst, BEC)’는 앞으로 造成할 150億 달러의 氣候 投資 資金을 投入할 重點 分野로 DAC 技術을 꼽기도 했다.
最近 大企業들의 高品質 炭素 除去 크레디트에 對한 需要가 커지면서 DAC 技術에 對한 投資가 더욱 擴大될 展望이다. 實際로 2023年 1月 클라임웍스는 MS, 쇼피파이(Shopify) 等의 大企業에 獨立的인 第3字 國際 認證 機關인 DNV로부터 炭素 除去 技術 및 工程에 對한 公式 認證을 받은 ‘炭素 除去 크레디트’를 提供해 注目을 받았다. 클라임웍스는 DNV가 檢證한 過程을 통해 空氣 中에서 炭素를 成功的으로 除去하고 結局 땅에 넣었다고 發表했다. 이 會社가 炭素 除去 크레디트를 外部 機關의 高品質 크레디트 認證을 받아 顧客에게 판 것은 이番이 처음이다. 이 같은 事例처럼 앞으로 自發的 炭素 市場(VCM)을 活用해 DAC 프로젝트에 더 많은 資本이 投入될 것으로 豫想된다.
DAC의 限界
하지만 如前히 解決해야 할 課題도 남아 있다. 가장 큰 限界는 經濟性이다. 炭素 包집 技術은 包집 單價가 重要한데 DAC 技術로 二酸化炭素를 捕執하는 데 드는 費用은 1t當 200~400달러, 우리 돈 約 26萬~52萬 원에 達한다. 아직까지 經濟性을 確保하기 위한 硏究開發이 더욱 必要한 理由다.
다음으로 空氣 中 炭素를 끌어내고 捕執하는 데 如前히 엄청난 量의 에너지가 使用된다. 이는 곧 經濟性, 效率性 問題로 이어지는데 그래서 一角에서는 該當 電力에 들어가는 費用을 淸淨에너지 技術 等 다른 分野에 더 效率的으로 使用하는 것이 더 낫지 않겠냐는 批判도 提起된다. 하지만 最近 空氣 捕執에 使用되는 에너지 類型에 對한 苦悶이 持續되고 있다. 例컨대, 地熱發電所에서 나온 廢熱을 供給받아 再活用하는 等 스타트업을 中心으로 다양한 硏究와 技術 開發이 進行되고 있다.
또 DAC가 發展하면 자칫 企業이 炭素 排出을 많이 하더라도 나중에 捕執하면 그만이라는 認識이 擴散될 수 있다는 憂慮도 나온다. DAC 技術이 發展함에 따라 捕執되는 탄소량이 늘어날수록 企業이 직접的인 炭素排出量 減縮 目標値를 保守的으로 잡을 可能性이 커지기 때문이다. 하지만 如前히 ‘1.5度 낮추기’ 目標 達成을 위해서는 앞서 言及한 것처럼 炭素의 直接 排出量을 줄이는 同時에 旣存에 輩出한 炭素까지 捕執할 수밖에 없는 게 現實임은 분명하다.
마지막으로 捕執된 二酸化炭素의 處理 問題가 남는다. 예컨대 클라임웍스는 捕執한 二酸化炭素를 코카콜라에 提供해 炭酸飮料를 製造하는 데 活用하는 協業을 進行했는데 이를 두고 애써 捕執한 炭素를 다시 空氣 中에 뿌리는 일이라는 批判도 받았다. 結局 捕執한 炭素를 어떻게 잘 貯藏해 除去하거나 活用할지에 對한 追加的인 硏究와 技術 開發이 더 進展돼야 하는 狀況이다. 韓國의 境遇 特히 CO2 貯藏 分野에서 先導 國家와 技術 隔差가 큰데, 프로젝트를 위한 大規模 貯藏所를 確保하기가 어렵기 때문이다.
國際에너지機構(IEA)는 오는 2030年 DAC 技術로 二酸化炭素 1億340萬 t을 捕執할 수 있을 것으로 展望했다. 이는 DAC가 가진 限界를 突破하는 것을 前提로 測定한 計量値로 各國이 내놓은 炭素 減縮 目標 達成을 통해 넷제로로 가기 위해서는 DAC 技術이 必須的임을 意味한다. 우리나라 또한 炭素中立 시나리오에 따라 DAC로 炭素 減縮을 積極的으로 實踐해야 하는 狀況이다. 이에 DAC 技術 投資를 誘引할 수 있는 支援 制度를 만들고 R&D 投資를 위한 인프라를 構築하는 等 政策的인 支援이 이뤄질 必要가 있다.
