최근 전 세계에서 유래없는 폭염으로 관측 이래 최고 기온이 연일 경신되고 홍수와 가뭄과 같은 직접적인 기후 변화가 급속도로 진행됨에 따라 세계 각국은 2050년까지 이산화탄소 배출량 제로(0) 달성을 위한 ‘탄소중립’을 선언하며 탄소 배출을 줄이기 위한 움직임에 동참하고 있다. 미국 또한 2021년 인프라법(IIJA), 2022년 인플레이션감축법(IRA)을 통해 기후위기 대응과 청정에너지로의 전환을 위한 전략적 지원을 발표한 바 있으며, 최근 공기 중에 배출된 이산화탄소를 포집해 활용 가능한 이산화탄소로 변환시키는 직접공기포집(Direct Air Capture, 이하 ‘DAC’) 기술에 대규모 투자를 확정하며 탄소배출 감축을 위한 새로운 해결책에 주목하고 있다.

탄소포집에 대해 새롭게 접근하는 DAC 기술

직접공기포집(또는 직접탄소포집) 기술은 말 그대로 이미 대기 중에 배출된 레거시(Legacy) 이산화탄소를 직접 포집하는 기술로 철강, 정유, 화학품 등 산업시설의 이산화탄소 포집을 위해 배출 지점에서 수행되는 CCUS(Carbon Capture, Utilization, Storage) 기술과 달리 특정 장소에 국한되지 않고 이산화탄소를 대량으로 포집한다. 포집 방식으로는 흡착제를 적용한 필터를 통해 이산화탄소만 걸러내는 필터 흡착 방식과 거대한 팬을 돌려 공기를 빨아들인 후 화학 작용을 통해 이산화탄소를 흡수하게 하는 화학적 흡수 방식으로 나눠지며 이렇게 포집된 이산화탄소는 압축돼 지하에 영구 저장되거나 지속가능한 항공유(SAF), 콘크리트, 플라스틱, 탄산수 제조 등 다양한 용도로 재활용된다. 여러 종류의 탄소저감 방법 중에서도 높은 비용과 기술적 한계로 인해 상용화가 어려웠던 DAC 기술은 2021년 말 발표된 인프라법(IIJA)에서 미국 내 신규 건설되는 DAC 허브 프로젝트 4개소의 설계·건설·운영 등에 35억 달러(§40308), DAC 기술 어워드에 1억1500만 달러(§41005 (A) (B))의 정부 지원금을 할당하고 마이크로소프트의 창업자 빌 게이츠의 기후펀드인 브레이크스루에너지캐털리스트(Breakthrough Energy Catalyst, BEC)가 DAC를 최대 15억 달러의 투자를 목표로 하는 4가지 혁신 기술 중 하나로 꼽으며 점차 주목받기 시작했다.

2022년 4월 국제에너지기구(IEA)에서 발표한 ‘DAC: 2050년 넷제로(Net-Zero) 달성을 위한 핵심기술’ 보고서에 따르면 전 세계에서 18개의 DAC 시설이 미국, 캐나다, 유럽 등지에서 운영되고 있으며 현재 연간 포집량은 1만 톤 미만에 불과하고 포집 비용은 기술에 따라 상이하나 톤당 250~600달러 수준으로 매우 높은 편이며 연간 포집량 100만 톤 이상의 대형 DAC 시설 기준으로도 톤당 125~335달러 수준으로 다른 탄소제거 대안(조림(造林) 비용은 톤당 50달러 미만에 불과)에 비해 여전히 높지만, 기술 혁신 및 에너지 비용 감소에 따라 향후 포집 비용이 톤당 100달러 미만으로 떨어진다면 상업적으로 활성화될 가능성이 충분할 것으로 전망했다.

美 에너지부(DOE), DAC 프로젝트 2개소에 12억 달러 지원 발표

지난 8월 11일 미국 에너지부(DOE)는 텍사스주와 루이지애나주에 계획된 두 곳의 지역(Regional) DAC 허브 프로젝트에 12억 달러 지원을 발표했다. 이는 인프라법에서 DAC 허브 구축으로 책정된 35억 달러 예산 중 집행되는 첫 번째 투자 발표로, 역대 탄소 제거 사업 중 최대 지원 규모이다. 이번에 입찰된 2개 프로젝트는 미국 바텔연구소(Battelle)가 기후테크 스타트업인 스위스의 클라임웍스(Climeworks)와 미국의 에어룸카본테크놀로지(Heirloom Carbon Technologies)와 합작 운영하는 루이지애나주 소재 ‘프로젝트 사이프레스(Project Cypress)'와 미국의 대표적인 오일가스 기업인 옥시덴탈(Occidental Petroleum)의 자회사 원포인트파이브(1PointFive)의 '사우스 텍사스 DAC'로, 두 DAC 허브 가동으로 인한 이산화탄소 제거량은 휘발유 자동차 약 46만 대의 탄소 배출량을 상쇄하는 수준으로 알려졌다. 에너지부 발표에 따르면, 2024년 또는 그 이후에 자금 지원이 필요한 DAC 프로젝트를 추가로 발굴해 지원할 예정이며 이번에 선정된 2개 대형 프로젝트 지원과 별개로 DAC 허브 구축을 위한 타당성 평가 및 엔지니어링 및 설계(FEED) 연구를 목표로 전국에서 총 19개의 초기 DAC 프로젝트에 약 1억 달러를 지원할 것이라고 밝혔다.

<’23년 8월 미국 에너지부 투자 승인 DAC 허브 프로젝트 개요>

[자료: U.S. Department Of Energy]

IRA 발표 이후 약 35개의 DAC 프로젝트가 미국 내에서 신규 발표됐으며 이 중에는 2030년까지 연간 500만 톤의 이산화탄소 포집을 목표로 하는 와이오밍주 소재 프로젝트 바이슨(Project Bison)과 30개 DAC 시설을 통해 최대 연간 3천만 톤 포집을 계획하고 있는 옥시덴탈, 원포인트파이브 및 카본엔지니어링(Carbon Engineering)사의 텍사스주 서부 소재 스트라토스(Stratos) DAC 프로젝트 등이 포함돼 있다.

<미국 내 주요 DAC 허브 프로젝트 추진 계획>

주: 빨간색 원안의 프로젝트 2건, ’23년 8월 에너지부의 12억 달러 지원 프로젝트로 최종 선정

[자료: Reuters]

정부 차원의 다각적 지원 강화로 기업의 DAC 사업 참여 증가 전망

한편, 미국은 탄소 제거 이니셔티브 수립, 세액 공제 및 인센티브 등 정부 차원의 적극적인 지원을 통해 기업들의 DAC 기술 연구 및 개발과 사업 참여 활성화를 촉진코자 하는 움직임을 보이고 있다. 미국 에너지부는 2021년 11월 인프라법의 일환으로 ‘탄소 네거티브 샷(Carbon Negative Shot) 이니셔티브’를 발표했는데, 이는 DAC를 포함한 다양한 탄소 포집 기술을 통해 연간 포집량을 기가(10억 톤)톤 급으로 늘리고, 향후 10년 내 DAC 비용을 톤당 100달러 미만으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 

이를 위한 구체적인 지원으로 앞서 언급한 대규모 지역 DAC 허브 구축 사업에 배정한 35억 달러 외에도, 이산화탄소 저장 프로젝트 개발에 25억 달러(§40305), 포집 이산화탄소의 수송 인프라 파이낸싱에 21억 달러(§40304) 예산을 확정했고, 2022년 8월 IRA 중 연방 소득세 공제 프로그램인 45Q 크레딧(45Q credits) 수정을 통해 탄소 포집 프로젝트의 톤당 세금 공제액을 대폭 제고했다. 특히 DAC 기술로 포집돼 영구적으로 저장되는 이산화탄소에 대해서는 톤당 180달러의 세금 공제 혜택을 부여했고, 세금 공제 혜택을 받을 수 있는 최소 포집량 기준 또한 DAC 방식에 한해서 기존 연간 10만 톤에서 1000톤으로 낮추며 DAC 활성화를 위한 정부의 의지를 나타낸 바 있다. 또한 캘리포니아주에서는 연방 세액공제와 별도로 DAC 프로젝트에 대해 LCFS(Low Carbon Fuel Standard) 크레딧을 제공하며 적극적인 지원을 아끼지 않고 있다.

<DAC 프로젝트 탄소포집 45Q 크레딧(BBA* 2018/IRA 2022) 비교>

(단위: US$/t)

주1: 2018년에 발표된 초당적 예산법

주2: EOR(Enhanced Oil Recovery)은 원유회수증진법을 뜻하며, 유전에 이산화탄소를 공급해 원유 생산량을 증대시키는 기술

[자료: Gibson Dunn, BNEF, 국내외 언론보도 종합]

이런 정책적 지원을 기반으로, 미국에서는 글로벌서모스탯(Global Thermostat), 카본캡쳐(CarbonCapture), 에어룸카본테크놀로지 등의 기업들과 다수의 스타트업들이 DAC 기술의 상용화를 위해 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 한편, 대표적인 탄소 배출 기업인 미국 오일가〮스 기업들의 탄소 저감을 위한 최근 행보 또한 인상적이다. 

지난 7월 미국 대표 정유기업 엑손모빌(ExxonMobil)이 탄소포집 사업 강화를 위해 CCUS 사업을 영위하는 미국 덴버리(Denbury Inc.)를 49억 달러에 인수함에 이어, 8월에는 옥시덴탈이 텍사스주 서부 소재 스트라토스 DAC 프로젝트를 공동 추진 중인 캐나다 카본엔지니어링을 11억 달러에 인수할 예정임을 발표하며 탄소 저감 사업에 대한 적극적인 투자를 이어 나가고 있다. 또한, 미국의 핀테크 기업 스트라이프(Stripe), 전자상거래 기업 쇼피파이(Shopify)와 같은 테크기업들과 밴처캐피털 회사들 또한 DAC 및 기후테크 사업에 투자를 단행하는 등 민간 투자가 활성화됨에 따라 향후 DAC와 같은 탄소 포집 시장은 새로운 투자처로도 활용될 것으로 전망된다.

<주요 기업의 DAC 사업 확대 계획>

(단위: 천 톤/년)

[자료: IEA]

<미국 내 주요 DAC 기업>

[자료: Direct Air Capture Coalition, KOTRA 달라스 무역관 정리]

시사점

국제에너지기구는 2050년 탄소 중립 달성을 위해서는 2030년까지 약 7500만 톤, 2050년까지 약 9억8000만 톤의 이산화탄소가 DAC 기술을 통해 포집돼야 한다고 발표했다. 이와 관련해, 미국 에너지부 장관 제니퍼 그랜홈(Jennifer M. Granholm) 또한 탄소 배출량 자체를 줄이는 것만으로는 앞으로 닥칠 기후 변화 상황을 역전시킬 수 없으며, 이미 대기 중에 배출한 이산화 탄소를 제거하는 것이 필수적이라고 전하며, DAC의 중요성을 강조한 바 있다. 미국은 이를 실현하기 위해 각종 인센티브와 정책 지원을 통해 적극적인 행보를 이어 나가고 있으며, 이와 같은 지원에 힘입어 앞서 소개한 대형 DAC 프로젝트인 스트라토스 DAC 프로젝트는 향후 2~3년 내 가동하는 것을 목표로 하고 있다.

<2050년까지 탄소중립 달성 시나리오에서의 DAC 이산화탄소 포집량 전망>

(단위: 백만 톤)

주: DACS(Direct Air Capture with Storage)는 포집된 탄소를 영구 저장해 처리하는 방법

[자료: IEA(2022.4)]

일각에서는 높은 비용과 기술 부족으로 인해 DAC 상용화 가능성에 대해 부정적인 시선도 존재하지만, 세계 각국이 탄소 중립을 목표로 하는 이 시점에서 ‘탄소저감’에 대한 새로운 패러다임을 제시하는 DAC 기술에 거는 기대도 상당한 것이 사실이다. 글로벌 에너지 기업 Repsol의 저탄소 사업 전문가(Geological Low Carbon Solutions) Michelle Kim 위원(Head Commercial SE Asia)은 미국 탄소포집기술 개발사업의 한국기업 진출 방향에 대해 "IRA 법안 관련 미국 내 탄소 저감사업에 많은 글로벌 기업의 관심이 집중되는 시기인 만큼 GCCC(Gulf Coast Carbon Center) 등의 전문 협회 네트워킹을 통한 현지 최신 정보 파악이 국내기업에 도움이 될 수 있을 것"이라고 조언했다. 앞으로 우리 기업들이 DAC 기술에 대한 정책적 지원이 풍부한 미국, 유럽 등 기후테크 선진국을 주 대상으로 핵심 기업들과의 협업 기회를 모색하는 한편, DAC 기술 개발 동향 및 주요 국가들의 관련 정책에 대한 적극적인 모니터링을 통해 기술 개발에 힘쓴다면 새로운 시장 기회를 발굴할 수 있을 것으로 보인다.

자료: IEA, Reuters, OECD, U.S. DOE, BNEF, Elliott Davis, Occidental Petroleum, 1PointFive, Greenbiz, Direct Air Capture Coalition, KOTRA 달라스 무역관 자료 종합