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일본 탄소 CCUS 기술을 활용한 산업 체제 강화 및 ASEAN과 CCUS 네트워크 구축 중

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  • 오사카무역관 안재현
  • 2021-11-01

- 일본은 CCUS 산업에 적극적인 참여 -

- 탄소 리사이클링이란 체제 아래 종합적인 기술 개발 진행 중 -

- 동남아시아에도 CCUS 네트워크를 구축하는 등 향후 미래 산업에 대한 아시아 주도권 형성을 위해 노력 중 -

 



일본의 그린 성장전략을 시작으로 일본도 미래사회로의 변화를 위해 다양한 미래 기술에 투자를 진행하고 있다. 스가 전 총리는 21년 4월 탄소 배출량 절감목표를 기준대비 46% 이상 절감하겠다고 발표하면서 탄소 절감에 대한 필요성이 높아지고 있는 상황이다. 다양한 분야에서 기술적인 노력들이 이루어지고 있는 상황에서 탄소의 직접적인 절감 및 활용과 관련된 CCUS 기술에 대한 일본의 기술적 발전에 주목할 필요가 있다.

    - 참고자료: (해외시장뉴스) 일본 탄소배출량 감축 목표 및 에너지 구조 변화 목표 발표


일본 CCUS 현황

 

탄소 관련 CCUS의 정의는 탄소의 분리, 회수, 포집, 활용을 일컫는 탄소의 절감 기술이다. 현재 다양한 탄소 배출 산업에서 탄소 절감 방안으로 CCUS 기술을 도입하여 탄소 배출량을 삭감해 나가는 것을 목표로 하고 있다.

 

일본의 CCS 흐름

그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000037c40930.bmp원본 그림의 크기: 가로 1118pixel, 세로 699pixel

자료: 경제산업성

 

일본은 그린 성장 전략에서 탄소의 분리회수 시장(CCS)의 전 세계 점유율 30%를 목표로 삼고 있다. 이는 연간 25톤의 탄소량을 분리 회수하는 수치이다. 현재 일본은 이산화탄소 분리회수 플랜트 건설에서 높은 세계시장 점유율을 확보하고 있으며 관련 특허 건수가 타국에 비하여 매우 높은 상황이다. 탄소의 리사이클과 관련한 전반적인 특허 현황을 보면 중국, 미국에 이어 3위를 차지하고 있다.

 

탄소 리사이클 관련 국가별 특허건수(2010~2019년)

(단위: 건)

그림입니다.

원본 그림의 이름: CLP000037c40002.bmp

원본 그림의 크기: 가로 1028pixel, 세로 588pixel

자료: 자원에너지청

 

CO2 분리회수 기술(CCS)과 관련한 상위 기업들을 살펴보면 미국의 Exxon Mobile이 26만 8,278건으로 1위를 차지하고 있으나 그 뒤를 미츠비시 중공업이 24만 381건으로 뒤따르고 있으며 그 이외에도 토시바, IHI, 미츠비시-히타치 파워시스템즈가 각각 2, 3, 9, 17위를 기록하고 있어 글로벌 시장에서 다른 기업들과 기술 경쟁을 진행하고 있음을 알 수 있다.

 

탄소 리사이클 특허 관련 상위 20개 사의 특허보유 현황(2010~2019년)

그림 입니다.원본 그림의 이름: mem000021730007.png

자료: 자원에너지청

 

CCUS를 둘러싸고 주요 선진국들은 이미 다양한 프로젝트들을 진행하고 있는 것으로 알려졌다. 천연가스 정제, 화력발전소, 시멘트, 철강 등 탄소 배출량이 많은 산업분야의 배출가스를 대상으로 이산화탄소 회수의 대규모 실증 프로젝트들이 진행되고 있다. 향후 2050년 탄소 중립 세계 속에서 CCUS의 시장 규모는 2050년 기준 45조 엔에 이를 것으로 예상되며 경제적 파급 효과 역시 연간 10조에 다다를 것으로 예상되고 있다.(IEA의 연구 기초)

 

CCUS의 경제적 효과 및 시장 규모 예측

그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000037c40003.bmp원본 그림의 크기: 가로 1263pixel, 세로 546pixel

자료: 경제산업성

 

일본의 경우 대표적으로 미츠비시 중공업이 CCS(분리, 회수, 저장 기술)의 전 세계 70% 이상의 점유율을 보유하는 것으로 알려졌다. 그동안의 프로젝트 수가 많지 않았던 이유도 있으나 일본이 이 분야에서 높은 기술력을 보유하고 있는 것도 사실이다. 현재 미츠비시는 전 세계 14개소에서 회수 장치를 납품한 것으로 알려졌다. 대표적으로 미국 텍사스에 설치된 세계 최대의 CCS 프로젝트 ‘페트라노바(연간저장능력 160만 톤)’에 장치를 납품한 것이 전 세계의 70%의 점유율을 차지하게 된 주요 원인으로 꼽히고 있다.

 

페트라노바 전경

그림 입니다.원본 그림의 이름: mem0000021d0001.tmp

자료: 미츠비시

 

이러한 기세를 몰아 미츠비시 중공업은 미국 넥스트 디케이드사에 LNG 액화 플랜트의 배기가스 CO2 회수 시스템에 대한 기본 패키지 제공을 합의하며 LNG 플랜트에 CCS 기술이 채용되는 최초의 사례를 기록하기도 했다. 해당 프로젝트로 연간 500만 톤의 이산화탄소 절감 효과가 기대가 되고 있다.

 

미츠비시는 CCS 사업을 강화하기 위해 미츠미시 중공업 엔지니어링에 ‘탈탄소 사업 추진실’을 설립해 CCS 사업 강화 및 에너지 전환 분야에 집중 투자할 것을 밝혔다. 향후 CCS의 높은 비용을 어떻게 낮추며 도입에서 설치 및 운영까지의 총 비용을 절감하는지가 과제로 여겨지고 있다.

 

일본 정부의 연구 지원 정책

 

일본은 CCUS의 기술 개발과 관련하여 장기적인 비전을 마련하고 있다. 특히 기존 이산화탄소 관련 기술들이 파편화돼 서로 분산되어 개발되는 비효율을 해결하고자 2019년에 <카본 리사이클 기술 로드맵>을 발표하고 탄소 재활용을 위한 전반적인 기술 개발 상황을 관리하는 정책을 펼치고 있다.해당 로드맵을 통해 기술의 현황을 파악하고 이해 및 인식을 공유함으로써 연구 개발이 효과적이고 신속하게 진행되도록 노력하고 있다.

 

카본뉴트럴 기술개발 로드맵

그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000037c40004.bmp원본 그림의 크기: 가로 1003pixel, 세로 728pixel

자료: 자원 에너지청

 

기술 로드맵에 따르면 2030년까지는 1단계로 탄소 재활용에 도움이 되는 모든 기술에 대한 개발을 진행하는 것으로 되어있다. 특히 2030년 경부터 본격적으로 보급될 것으로 기대되는 기술에 대해 중점적인 개발을 실시한다. 그 후 2030년부터 2050년을 2단계로 지정하고 이산화탄소 활용의 확대를 목표로 한다. 폴리카보네이트, 액체 바이오 연료의 보급, 탄소 흡수 콘크리트 제품/도로 블록 등 다양한 제품을 보급하는 것을 목표로 한다. 이와 더불어 탄소를 자원으로 하면서도 수요가 높은 범용 제품을 만드는 기술을 새롭게 만드는데 더욱 초점을 맞추고 있다.

 

2050년 이후부터는 CO2의 저비용화 및 안정화를 목표로 한다. CO2의 분리회수기술은 현재의 1/4 이하의 비용을 목표로 진행하며 폴리카보네이트 등의 제품의 소비 확대 및 올레핀, 가스 연료, 범용 콘크리트의 공급 등이 최종 목표로 설정되어 있다.

 

기술 로드맵을 기반으로 CCUS를 대상으로 하는 연구개발 및 실증지원사업이 진행되고 있다. 대표적으로 <CCUS 연구개발 및 실증사업(2018~2026년)>의 경우 21년도 예산 80억 엔이 편성되어 정유소에서 배출되는 가스로부터 이산화탄소(약 10만 톤)을 분리회수하여 지하 1000m에 저장하는 CCS 실증 실험과 분리막, 고체 흡수제 등을 활용한 석탄화력발전소 배기가스로부터 이산화탄소 분리회수 기술 개발하는 것을 지원하고 있다.

 

그 외에 문샷형 연구개발사업(총 연구비 200억 엔 규모)를 통해 2050년까지 대기로부터의 이산화탄소 분리회수 기술의 요소기술 개발을 실시하는 프로젝트를 진행하거나 화학 흡수법을 이용한 고로 가스로부터의 이산화탄소 분리회수 기술 연구(2017~2022년 진행) 등 다양한 프로젝트들을 통해 장기적으로 CCUS 기술 개발에 노력을 기울이고 있었다.

 

일본의 그린성장전략이 발표된 후에는 탄소의 CCS 기술을 투자개발하기 위해 ‘그린 이노베이션 기금’ 프로젝트에서도 CO2의 분리회수 기술에 대한 지원을 검토 중에 있다. 프로젝트 검토회의의 자료를 살펴보면 CCS의 기술의 상용화를 위해서 비용 절감이 가장 큰 과제라고 인식하고 이를 위해 이산화탄소 농도를 10% 이하로 배출 가스 등에 적용하는 등 저비용의 CCS 분리 회수 기술을 확립하여 최종적으로 2000엔대/t-co2의 비용 절감을 달성하는 것을 목표로 하고 있다. 현재의 CCS단가는 6000엔대/t-CO2로 알려져 있어 기존 화석원료 유래의 생산 방식보다 비싸지만 2000엔대/t-CO2 를 달성할 수 있다면 탄소 리사이클 제품의 비용 절감에 큰 공여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

 

이를 위해 현재 3가지의 주요 프로젝트를 검토 중에 있다. ① 이산화탄소 배출 농도가 낮은 천연가스를 활용한 화력발전과 CO2의 대규모 흡수 기술 개발 ② 공장배출 가스를 대상으로 하는 중소형 이산화탄소 흡수기술 개발 ③ 이산화탄소 분리 소재 관련 표준평가기술 기반 확립이 주된 내용이다.

 

분야

항목

내용

향후 위탁/보조금 방향

CO2 분리 회수

천연가스 화력발전 배출가스 대규모 CO2흡수기술 개발

- 운영비용과 설비비용의 절감, 분리회수 소비 에너지 절감, 대규모화 실증 진행

9/10 위탁→2/3보조+

1/10 인센티브 제공

공장배출 가스 대상 중소형 CO2 흡수 기술 개발

- 다양한 상황에 대한 대응능력, 중소 규모의 실증 진행

9/10 위탁→2/3보조+

1/10 인센티브 제공

CO2분리 소재 표준평가기술기반 확립

CO2분리회술 기술의 가속화를 위해 실제 가스를 통한 통일된 성능평가기술 확립, 국제표준화 도전

CO2분리회수량, 내구성 등 평가

9/10 위탁

1/10 인센티브 제공

 

CCUS를 활용한 대외 외교

 

일본은 자국의 높은 CCUS 기술을 활용하여 외교 분야에서도 일본의 영향력을 증대시키고 있는 상황이다. 특히 동남아 지역을 대상으로 이러한 대외 외교를 적극적으로 펼치고 있는데 주목해야 할 것은 ‘아시아 CCUS 네트워크’이다.

 

<아시아 전역의 지속적인 경제성장과 탄소중립의 동시 달성>을 목표로 21년 6월 ‘아시아 CCUS 네트워크가 출범했다. 아시아 지역에서도 미래의 에너지 환경에 대한 요구가 발생하고 있는데 해당 지역은 경제 발전이라는 큰 문제가 자리잡고 있어 여전히 에너지원의 80% 이상이 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석연료가 차지하고 있다. 화석 연료에 대한 의존도와 필요성이 서구 선진국보다 더 높기 때문에 CCUS에 대한 기술적 수요가 매우 높은 지역이라고 할 수 있다.

 

특히 전력 수요가 급증하고 있는 동남아시아 지역에서는 향후 천연가스의 의존도가 더욱 높아질 것으로 보이며, 이에 CCS기술과의 결합성이 더욱 높아질 전망이다. 전력 접근성이 낮고 낮은 가격의 전력이 필요한 동남아시아에서는 신재생에너지에만 의존할 수 없기 때문에 경제성과 환경보호 모두를 고려한다면 향후 천연가스+CCS기술의 결합이 주력으로 자리잡을 가능성이 높다.

 

동남아시아의 에너지 수요 동향 및 베트남의 LNG 프로젝트

그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000037c40005.bmp원본 그림의 크기: 가로 1218pixel, 세로 513pixel

자료: 경제산업성

 

CCUS를 실시하기 위해서는 이산화탄소를 저장하는데 적절한 장소가 필요한 것으로 알려졌다. 이산화탄소를 저장할 수 있는 빈틈있는 지층이 존재하고 그 위를 이산화탄소가 통과할 수 없는 지층으로 덮여져 있어야 하는 조건으로 보통 오래된 가스 및 유전이 적합한 장소로 여겨지고 있다. 이러한 유전층에 이산화탄소를 유입시키면 기존 기술로는 회수되지 못하는 원유의 추출이 가능해 원유의 회수율을 더욱 높일 수 있고 이러한 기술을 ‘이산화탄소 원유 증진 회수법 (EOR)’이라 부르며 미국 등에서 시행하고 있다.

 

동남아시아 각극은 이러한 CCUS 저장 잠재력이 100억 톤 이상인 국가 많은 것으로 알려져 있습니다. 인도네시아에서는 이산화탄소 배출이 집중되고 있는 자바 지역 근처에서 오래된 유전 등이 존재하며 말레이시아에도 고갈된 유전이 존재하는 것으로 알려졌다. 또한 말레이사아에는 가스전도 많이 존재하나 이산화탄소도 많이 내포하고 있어 CO2의 분리회수 기술을 적용하여 가스전에 이산화탄소를 압입하는 기술이 필요한 것으로 알려졌다.

 

CCUS 저장 잠재력 지도

(단위: 10억 t-co2)

그림 입니다.

원본 그림의 이름: mem00002173000a.png

자료: 경제산업성

 

일본은 동남아시아에 CCUS를 추진하는 것이 의미가 있다는 것을 확인하고 2020년 11월 ‘동아시아 정상 회의(EAS)’의 에너지 장관 회의에서 ‘아시아 CCUS 네트워크’의 출시를 각국에 제안했다. 그리고 2021년 6월 22~23일에 개최된 ‘제1회 아시아 CCUS 네트워크 포럼’에서 아시아 전역에서 CCUS 활용을 위한 지식 공유 및 사업환경 정비를 목표로 하는 국가-산업-학계 연결 플랫폼으로 ‘아시아 CCUS 네트워크’를 출범시켰다. ASEAN 10개국·호주·미국·일본 등 총 13개국이 회원으로 참여하며 100개 이상의 기업, 연구기관, 국제 기관이 서포팅 멤버로 등록되어 있다.

 

ASEAN 각국에서 CCUS는 기술면이나 제도면에서 어려움이 많아 보급이 지연되었으나 이번 ‘아시아 CCUS 네트워크’를 통해 탄소중립이라는 명확한 목표 아래 투자, 융자가 진행될 것으로 예상된다. 또한 고갈 유전 등에 CCUS를 활용하여 원유 증산을 예상하는 국가들도 있는 등 경제적인 인센티브가 존재해 아시아의 CCUS의 상용화가 진행될 것으로 예상된다.

 

‘아시아 CCUS 네트워크’는 향후 목표로 ① 워크숍 및 연례 포럼을 통한 지식의 공유 ② 지역 특성을 고려한 CCUS 관련 기술, 경제 및 법률 제도에 관한 조사 ③ 인재 육성 및 캐퍼시티 함양 ④ JCM(양국 간 크레짓 제도)를 활용한 CCS실증 사업을 추진 총 4가지의 목표를 가지고 아시아의 CCUS 보급에 노력을 다할 것으로 알려졌다. 현재 아시아 전체에서 CCUS 지식의 수준을 향상을 도모하고 있으며 아시아의 CCUS 보급을 통한 탈탄소를 실현하기 위해 움직이고 있다.

 

CCUS 전개도

그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000037c40006.bmp원본 그림의 크기: 가로 936pixel, 세로 671pixel

자료: 자원에너지청

 

시사점

 

일본은 자국이 보유하고 있는 CCUS 기술의 우위를 충분히 살려나가면서 장기적이고도 종합적인 기술개발 로드맵을 구축하여 산업 기술 개발을 진행하고 있다. 특히 한 두 가지의 기술에 집중하는 것이 아닌 ‘탄소 리사이클’이라는 큰 체제를 구성하고 그 안에서 하나의 완결된 시스템을 구축해 나가면서 새로운 산업 생태계를 구축해 나가고자 하는 모습을 보여주고 있다.

 

그리고 이렇게 구축된 산업생태계를 일본 국내 뿐만 아니라 아시아 전역까지 확장하여 일본의 경제 산업 영토를 확장시켜 나가려고 하는 것을 확인할 수 있다. 특히 아세안 국가에 일본의 인프라, 산업 투자가 많이 이루어져있고 기존의 탄소 배출 산업들이 많이 포진되어 있는 구조 속에서 CCUS 네트워크의 구축을 통한 탄소 절감은 결과적으로 일본의 동남아시아 영향력을 높이는 것과 동시에 일본 자국의 탄소 배출량 삭감 노력에도 인정될 가능성이 높아 향후 국제 통상 무역에서 탄소 배출 절감에 따른 경제적 우위를 점유할 수 있다는 점을 보여주고 있다.

 

탄소와 관련하여 새로운 공급망과 산업들이 구축되었을 때 한국의 기업들이 안정적으로 참여할 수 있는 방안에 대해 마련할 필요가 있다. 각 기업들은 공급망에 포함되는 것과 동시에 유리한 환경을 조성하기 위한 기술 개발이 필요할 것이며 향후 미래 국제 관계의 환경 정립에 더욱 노력을 가해야 할 것으로 보인다.



자료 : 미쓰비시, 자원에너지청, KOTRA 오사카 무역관 자료 종합

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