캐나다, 유망한 탄소수집저장 프로젝트

- 앨버타 주정부 CCS 프로젝트에 20억 달러 투자 –

 

 

 

□ 이산화탄소 수집 및 저장 (CCS) 개요

 

 ㅇ 석유 및 가스 산업분야에서는 정제과정에서 수십년간 탄소수집을 사용해 옴. 최근에서야 환경상의 이유로 탄소수집에 대한 이론이 만들어지기 시작함.

 

 ㅇ 이산화탄소 수집 방법·기술은 3가지가 있음.

  - 연소 전 기술, 연소 후 기술, 순산소연소기술(oxyfuel)

 

 ㅇ 연소 전 기술(Pre-combustion)

  - 연소 전 기술의 목적은 연료가 연소하기 전에 탄소를 제거하는 것임. 석탄과 같은 연료가  산소와 반응해 일산화탄소 및 수소가 혼합된 합성가스를 배출함. 수소는 연료로 연소시키거나 연료전지차량과 같은 수소를 필요로 하는 곳에 압축저장 가능. 일산화탄소에 물을 더해 이산화탄소를 만들고 저장할 수 있음.

 

 ㅇ 연소 후 기술(Post-combustion)

  - 연소 후 기술은 연료 연소 후 발전소에서 이산화탄소를 제거하는 과정이 포함됐음. 폐가스는 수집 후 이산화탄소 제거작업을 거침. 폐가스를 암모니아에 통과 후 증기를 불어 넣게 되고 이 과정에서 저장용 이산화탄소를 수집할 수 있음.

 

 ㅇ 순산소연소기술(Oxyfuel)

  - 이론적으로 더 많은 산소로 연료를 연소시키는 과정으로 더 단순하게 이산화탄소 수집 가능. 용광로에 산소를 추가로 더 불어넣음으로써 연료의 완전연소가 가능해지고, 순수 증기 및 이산화탄소가 생산됨. 증기가 냉각과정 중 제거되면 이산화탄소는 안전하게 저장가능함.

 

 ㅇ 위 기술은 각각 장단점이 있음. 연소 후 기술은 탄소기반 연료를 사용하는 발전소의 경우 적용이 가능함. 이 과정은 기존 발전소에 맞춰 적용될 수 있음. 연소 전 기술과 순산소연소기술은 모두 연소 전 연료변환과정을 거치므로 새로이 건설되는 발전소에 적합한 모델임.

 

 ㅇ 이산화탄소를 지하 깊은 곳에 저장하는 경우 잔여분이 얼마 남지 않은 유전이나 지하수를 품고 있는 지층, 지하 깊은 곳 암벽을 이용함. 이 과정은 매장량이 얼마 남지 않은 유전에서 접근이 용이하도록 지하 암벽에 이산화탄소를 주기적으로 투입시킴. 이산화탄소가 일단 지하에 저장되면 수천년간 안전하게 저장 가능함.

 

 ㅇ 다른 방법으로 화학적 변환과정을 거쳐 이산화탄소를 액체화시켜 지하 깊은 곳이나 해저에 저장할 수 있음. 이산화탄소를 특정 광물과 반응시킬 경우 탄소저장에 도움이 된다는 연구결과도 있음.

 

 ㅇ 가스 및 화학품 투입을 포함하는 원유증진 회수(EOR; Enhanced Oil Recovery)는 배출 제한에 당면한 기업에 점점 더 관심을 끌고 있음. 탄소수집 및 저장(CCS)와 EOR을 연계할 경우 환경적으로 영향은 덜 주면서 추가의 에너지원을 확보하는데 도움을 줌.

 

□ 탄소수집저장(CCS)에 대한 앨버타주 Initiative

 

 ㅇ 앨버타주는 연간 2억4000톤 이상의 온실가스(GHG)를 배출하며, 이는 캐나다 전체 배출량의 1/3에 해당하는 수치임. 앨버타주의 새로운 환경변화전략에 따르면 2050년까지 이 수치의 50%까지 절감한다는 계획을 세웠으며 배출 문제에 대한 해결책으로 탄소수집 및 저장(CCS)를 최우선 고려함. CCS 기술은 오일샌드 생산과정에서의 업그레이딩 및 석탄층 내 가스추출 공정에서 배출되는 이산화탄소를 수집하며 파이프라인을 통해 운반해 투입 후 안전한 지질학적 형태로 보관하는 작업까지를 포함함.

 

 ㅇ 앨버타 주정부는 온실가스 배출을 줄이고자 4대 CCS 프로젝트를 대상으로 총 20억 캐나다달러를 투자함. CCS 프로젝트는 앨버타주와 캐나다 경제성장에 큰 도움이 되며 온실가스를 줄일 수 있는 기회를 제공할 것으로 전망됨. 앨버타 주 내 CCS를 가시화할 수 있도록 투자를 끌어내고 4대 프로젝트를 좀 더 빠르게 진행시키는 데 그 목적이 있음.

 

 ㅇ 앨버타주 내 CCS 프로젝트는 단일 규모로는 북미 최대의 온실가스 배출 절감원이 될 것으로 보임. 앨버타주의 CCS 지원책은 환경적으로 책임감 있게 주요 자원을 공급하도록 온실가스 배출량을 줄인다는 의미도 있음.

 

 ㅇ 앨버타주의 목표는 2015년부터 석탄을 이용한 발전소와 오일샌드 생산공정에서 배출되는 온실가스 배출량의 연간 500만 톤 규모까지 절감하는 것임.

 

□ 앨버타주 4대 CCS 프로젝트

 

 ㅇ Enhance enery/north west upgrading – 앨버타주 탄소 트렁크 라인 프로젝트

  - 앨버타주는 이산화탄소를 운반하는 240km의 파이프라인에 4억9500만 캐나다달러를 투자함. 이산화탄소 초기 공급물량은 Agrium Redwater Complex 및 North West Upgrader에서 제공될 예정임. North West Upgrading은 앨버타주 오일샌드로부터 역청을 업그레이드할 예정임. 수집된 이산화탄소는 기존 잔여분이 얼마 남지 않은 유전으로 옮겨지며 원유증진 회수(EOR)에 사용될 것임. 이 프로젝트 연락처는 +1-403-984-0202

 

 ㅇ Shell Quest Project

  - 7억4500만 캐나다달러가 Shell Canada 및 Shell Quest 프로젝트 파트너에 투자될 예정. 앨버타주 Fort Saskatchewan에 소재한 Shell Scotford upgrader에서 2015년부터 연간 120만 톤의 이산화탄소를 수집, 저장할 것임.

  - 아래 그림은 이 프로젝트를 통해 이산화탄소를 수집, 저장되는 과정을 나타낸 도표임.

 

   ① Scotford의 스팀 메탄 리포메이션 유닛(Steam Methane Reformation unit; SMR)이라는 수소생산시설에서 이산화탄소 수집

   ② MDEA로 불리는 화학 아민을 사용, 이산화탄소 수집

   ③ 파이프라인 내 안전한 이동을 위해 이산화탄소 액화상태로 압축

   ④ 파이프라인을 통해 인근 저장소로 이동

   ⑤ 지하 깊이 저장되거나EOR에 사용됨.

         자료원 : Shell Quest project

 

 ㅇ TransAlta  - Project Pioneer

  - TransAlta 및 Project Pioneer 파트너 간 의향서가 체결됐음. Project Pioneer는 앨버타주 에드몬트 서쪽에 있는 Keephill 3 Plant가 그 현장임. 이 프로젝트에서는 새로운 기술을 활용해 이산화탄소를 수집할 예정이며, 이는 근처의 기존 유전에서 원유증진 회수(EOR)에 사용되거나 지하 3㎞ 아래에 저장될 예정. 이 프로젝트는 2015년부터 연간 이산화탄소 100만 톤을 수집할 것으로 전망됨. 앨버타 주정부는 이 프로젝트에 4억3600만 캐나다달러를 투자함. 프로젝트 연락처는 연락처는 +1-403-267-7171 (Rob Schaefer, VP, Business Development)

 

 ㅇ Swan Hills Synfuels – 석탄층 내 가스 추출 공정

  - 앨버타 주정부는 지하 깊은 석탄층 내 가스 추출 공정(ISCG)에 2억8500만 캐나다달러를 투자할 예정임. 석탄층은 지상으로부터 약 1400m 깊이에 있어 채굴하기에는 너무 깊은 것으로 판단됨. 유정에서 이 석탄층에 접근해 지하 석탄을 깨끗한 합성가스로 변환하는데 사용됨. 합성가스는 고효율 발전기의 원료공급용으로 사용되며 이 과정에서 발생되는 이산화탄소를 수집해 원유증진 회수(EOR)에 활용할 수 있음. 프로젝트 담당자는 Tim Crowe, VP, Development tcrowe@shsynfuels.com

 

□ CCS사업 참여 시 고려해야 할 환경 요인

 

 ㅇ 앨버타 주 내 모든 에너지 프로젝트는 캐나다 환경평가법안(Canadian Environmental Assessment Act; CEAA)에 명시된 주요 환경 평가를 거쳐야 함. 평가는 주요 정부기관이 수행하며 결과는 앨버타주 환경부 및 에너지자원보호위원회(Energy Resource Conservation Board; ERCB)와 같은 준사법기관에서 검토함.

 

 ㅇ 대다수 탄소 수집 프로젝트에서 환경과 관련 고려해야 할 주요 사항은 물 절약과 이산화탄소 누출방지임. 환경평가는 물, 대기, 화학품 보관 등 특정분야에 전문화된 회사와 계약해 진행되는 경우가 많음.

 

 

 자료원 : 앨버타주정부, Shell Canada, Enhance Energy, North West Upgrading, TransAlta, US Commerce, KOTRA 밴쿠버KBC 종합