CCUS 프로젝트의 리스크와 자금조달(1)

CCUS(Carbon Capture, Utilisation, and Storage) 프로젝트는 탄소 배출을 줄이기 위한 핵심 기술로, 산업 공정, 연료 전환, 발전소에서 발생하는 CO2를 포집하고, 이를 저장하거나, 활용하는 방식으로 운영됩니다. 이러한 프로젝트는 기후 변화 대응 및 지속 가능성을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다.

CCUS는 산업, 연료 전환, 발전 분야에서 점차 확대되고 있으며, 700개 이상의 프로젝트가 개발 중입니다. 2023년에는 CO2 포집과 저장 용량의 큰 성장이 있었으나, 이는 여전히 2050년까지 순배출 제로 목표의 40~60% 수준에 그칩니다.

CCUS 프로젝트 내용

포집(Capture) : 산업 또는 발전 과정에서 발생하는 이산화탄소(CO2)를 대기 중으로 배출되기 전에 포집하는 단계입니다. 현재 기술적으로 덜 성숙하지만, 관리 가능한 수준입니다.포집 기술 선택은 배출 산업과 CO₂ 농도에 민감합니다. 아민 흡수(Amine absorption, 연소 후 포집) 방식이 현재 가장 성숙한 기술로 가장 많이 활용되고 있습니다. 연소 전 포집(Pre-combustion capture), 산소 연소(Oxy-fuel combustion), 직접 공기 포집(DAC : Direct Air Capture) 등 다른 대체 기술은 아직까지 대규모 시범 플랜트가 부족합니다.

수송(Transportation) : 파이프라인이 가장 일반적인 방법이며, 산업은 풍부한 경험을 가지고 있습니다. 과제는 CO₂의 불순물(파이프 직경/압력 요구 사항 증가 및 물, 산소와 같은 일부 불순물)이 부식 및 지하 문제를 일으킬 수 있습니다.

이용(Utilisation)​ : 포집된 CO2를 다양한 산업 용도로 활용하는 단계입니다. 예를 들어, CO2는 합성 연료, 플라스틱, 화학물질 생산에 사용될 수 있습니다. 특히 석유회수증진(EOR)에도 사용됩니다. 참고로 EOR(Enhanced Oil Recovery)은 기존의 석유 채굴 방식으로 더 이상 경제적으로 석유를 채굴할 수 없는 유정에서 석유 생산을 증대 시키는 기술로, CCUS 기술과 결합해 CO2를 주입하는 방식(EOR-CCUS)으로 활용됩니다.

저장(Storage) : CO2를 영구적으로 지하에 저장하는 단계로 일반적으로 고갈된 석유 및 가스 저장소, 염수층 등 지질 구조에 저장합니다. 석유 및 가스 운영의 풍부한 경험을 바탕으로 적용 기술은 성숙지만, 지하 불확실성(용량, 격리, 저수지 특성 등), CO₂ 유지· 누출, 유발된 지진 활동 및 소스-싱크 매칭이 주요 검토 과제입니다.  소스-싱크 매칭(Source-Sink Matching)이란 탄소를 배출하는 소스(예: 발전소, 공장)와 포집된 탄소를 저장하거나 활용할 수 있는 싱크(예: 지하 저장소, 산업 공정) 간의 효율적인 연결을 의미합니다.

대형 석유 및 가스 회사는 기존 인프라, 고갈된 석유 및 가스 필드에 대한 접근 및 데이터, 내부 전문 지식 및 운영 능력으로 더 유리한 위치에 있습니다. 일반적으로 고갈된 석유 및 가스 저수지는 지하 저장에 선호됩니다.

CCUS 프로젝트 운영 방식CCUS 프로젝트는 두 가지 방식으로 진행될 수 있습니다. ① 독립립 프로젝트로 진행될 수도 있고, ② 다른 산업 또는 에너지 프로젝트에 부속된 형태로 운영될 수도 있습니다.

독립 CCUSCCUS가 독립적인 프로젝트로 진행되는 경우, 주로 CO2 저장소나 전용 포집 및 활용 설비를 구축하는 방식입니다.

이러한 프로젝트는 독립적으로 CO2 를 포집하여 지하에 저장하는 것이 주요 목적입니다. 예를 들어, 지하 염수층이나 고갈된 석유 및 가스 저장소에 CO2를 영구적으로 저장하는 시설이 있을 수 있습니다.

또한 포집된 CO2를 활용해 화학물질, 연료, 플라스틱 등을 생산하는 상업적 활용 시설도 독립적으로 운영될 수 있습니다. 독립 프로젝트는 대부분 CO2를 많이 배출하는 산업시설이나 발전소로부터 CO2를 받아 저장하거나 활용하는 형태로 운영됩니다. 이 경우 다른 프로젝트와는 연결되지 않고, CO2 관리 자체가 목적입니다.

독립적인 CCUS(탄소 포집, 활용 및 저장) 프로젝트의 몇 가지 주목할 만한 사례는 다음과 같습니다.

캐나다의 Boundary Dam 프로젝트 : 세계 최초로 상업용 석탄 화력 발전소에 탄소 포집 기술을 적용한 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 석탄 발전소에서 발생하는 CO₂를 포집해 지하에 저장하는 독립적인 CCUS 프로젝트로, 지역 내 CCUS 허브에도 기여하고 있습니다.캐나다의 Boundary Dam CCS 프로젝트는 SaskPower가 소유한 혁신적인 탄소 포집 기술 적용 사례입니다. 이 프로젝트의 주요 내용은 다음과 같습니다.

프로젝트 개요 : 원래 폐쇄 예정이었던 Boundary Dam 발전소의 3번 유닛을 탄소 포집 시설을 갖춘 발전소로 개조하여, 110MW의 전기를 생산합니다. 2014년에 가동을 시작한 이 유닛은 석탄 화력 발전소에 상업적으로 CCS를 적용한 최초의 사례입니다.

탄소 포집 : 이 프로젝트는 매년 약 100만 톤의 CO₂를 포집할 수 있으며, 이는 해당 유닛 배출량의 90%에 달합니다. 포집된 CO₂는 인근 유전에서 석유 회수 증진에 사용되며, 일부는 장기 지질 저장을 위해 별도의 저장소로 운송됩니다.

자금 조달 : CCS 개조 비용은 총 14억 달러였으며, 캐나다 연방 정부가 2억 4천만 달러를 지원했습니다. 3번 유닛의 개조 자체는 약 3억 5천 4백만 달러가 소요되었고, 이는 SaskPower가 자금을 조달했습니다. 이 프로젝트는 캐나다 정부와 민간 기업이 참여한 공공-민간 협력(PPP)을 통해 실행되었습니다.

현재 상황 : Boundary Dam 프로젝트는 여전히 CCS 기술의 중요한 이정표로 남아 있으며, 캐나다 사스카츄언 주의 석유 회수 사업과 통합 운영되고 있습니다. 이 프로젝트는 기존 석탄 발전소에 CCS 기술을 도입해 탄소 배출을 줄이면서 에너지 생산을 유지하는 방안을 보여주고 있습니다.캐나다 Alberta의 Quest 프로젝트 : Shell의 Quest 프로젝트는 수소 생산 과정에서 발생하는 CO₂를 포집하고 저장하는 독립적인 CCUS 프로젝트입니다. 이 시설은 탄소 저장을 목적으로 설계되었으며 독립적으로 운영되고 있습니다.

​미국의 NET Power 프로젝트 : 이 프로젝트는 새로운 산소 연료 연소 기술인 Allam 사이클을 이용해 별도의 비용 없이 탄소를 포집할 수 있도록 설계되었습니다. 아직 개발 중이지만, CCUS의 독립적 노력을 보여주는 중요한 사례입니다. 이들 프로젝트는 CCUS가 독립적인 솔루션으로 작동할 수 있음을 보여주며, 많은 경우 더 넓은 산업 또는 전력 생산 노력과 협력하고 있습니다.

​다른 프로젝트에 부속된 CCUS :

대부분의 CCUS 프로젝트는 기존 산업 또는 에너지 프로젝트에 부속된 형태로 운영됩니다. 특히, CO2 배출이 많은 산업 분야에서 CCUS가 자주 사용됩니다. 이러한 경우는 다음과 같습니다.

발전소 부속 CCUS : 석탄이나 천연가스 발전소에 부속된 CCUS 프로젝트가 대표적입니다. 발전 과정에서 발생하는 CO2를 포집하여 저장하거나 활용하는 방식입니다.

산업 공정 부속 CCUS : 정유공장, 시멘트, 철강, 화학공장 등 고탄소 산업에서 나오는 CO2를 포집하여 저장하거나, 이를 다시 활용하는 방식으로 운영됩니다.

수소 생산 프로젝트와의 통합 : 탄소를 포함한 화석연료 기반의 수소 생산 과정에서 CO2가 많이 발생하는데, 이때 CCUS 기술을 사용하여 수소 생산과 결합된 형태로 활용됩니다.이러한 방식에서는 기존 에너지, 제조, 화학 프로젝트에서 나오는 CO2를 효과적으로 관리하여, 본 프로젝트의 탄소 배출을 줄이기 위한 부가적인 요소로 CCUS가 포함됩니다.

​이처럼 CCUS는 단독으로도 가능하지만, 실용성 및 경제성 측면에서 대규모 CO2 배출 프로젝트에 부속된 형태로 운영되는 것이 일반적입니다.

CCUS 프로젝트 위험 및 위험 관리 방안

CCUS 프로젝트의 위험에는 다른 재생 에너지 분야 프로젝트와 크게 다르지 않습니다. 위험의 내용은 다음과 같습니다.

기술 위험성숙도 부족 : CCUS 기술은 아직 상용화된 지 오래되지 않아 상업적으로 입증된 기술(commercially proven technology)이라 보기에는 미흡합니다. 포집, 운송, 저장의 각 단계에서 새로운 기술이 개발되고 있으며, 기술적 장애가 발생할 수 있습니다. 특히 대규모 프로젝트에서 더 큰 위험이 존재합니다.비용 초과 및 일정 지연 : CCUS 프로젝트는 복잡한 공학적 과정을 포함하고 있어 초기 비용 초과나 일정 지연이 발생할 수 있습니다. 이는 투자 수익에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

재무적 타당성 위험초기 투자 비용 : CCUS 프로젝트는 초기 자본 비용이 매우 높으며, 이로 인해 자본 조달이 어렵습니다. 대규모 인프라 구축과 운영 비용이 발생하기 때문에 비용 대비 이익을 계산하는 데 있어 불확실성이 존재합니다.경제성 : CCUS는 현재로서는 수익성 보장이 어려운 기술로, 투자 회수 기간이 길어질 가능성이 큽니다. 포집된 CO2의 활용처를 찾지 못하거나, 저장에 드는 비용이 예기치 않게 커질 경우 재무적 부담이 클 수 있습니다.

시장 위험탄소 가격 변동 : CCUS는 탄소 배출권 거래제나 탄소세와 같은 시장 메커니즘에 의존하는 경우가 많습니다. 그러나 탄소 가격이 충분히 높지 않거나 변동성이 클 경우 수익성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.수요 부족 : 포집된 CO2의 활용을 위한 시장이 충분히 발전되지 않았거나, 경제적 수요가 부족할 경우 투자 회수가 어려워질 수 있습니다.

규제 및 정책 위험정책 지원 부족 : CCUS의 성공적인 실행은 정부의 강력한 지원이 필요합니다. 정부 보조금이나 탄소 가격제, 규제 완화 등이 필수적이지만, 이러한 지원이 불확실할 경우 프로젝트가 실패할 가능성이 있습니다.규제 변화 : 국제적으로나 각국 정부의 규제 변화로 인해 CCUS 프로젝트의 경제성이 변동할 수 있습니다. 정책 변화에 따른 위험을 대비할 필요가 있습니다.

​환경 위험누출 위험 : CO2를 지하에 저장할 때 저장소에서의 누출 위험이 있습니다. 이는 환경적, 법적 문제를 초래할 수 있으며, 환경 단체나 규제 기관의 엄격한 감독을 받을 수 있습니다.지질학적 리스크 : 저장 시설의 안정성 문제로 인해 지진이나 지질학적 변화 등이 발생할 수 있는 가능성을 고려해야 합니다.

사회적 및 평판 위험지역사회 반발 : 지역사회에서 환경이나 안전에 대한 우려로 인해 CCUS 프로젝트에 반발할 수 있습니다. 특히 저장 시설 근처 주민들의 반대가 클 수 있습니다.

환경단체 반대 : 일부 환경 단체는 CCUS가 화석 연료 산업을 지원하는 기술로 보고 반대할 수 있으며, 이는 프로젝트의 평판에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 CCUS 위험의 관리 방안에는 다음과 같은 사항을 고려할 수 있습니다.

정부 정책 및 보조금 활용 : 정부의 규제 및 보조금을 적극적으로 활용하여 경제적 위험을 줄이는 것이 중요합니다.

탄소 가격 메커니즘 개발 : 탄소 배출권 거래제나 탄소세와 같은 가격 메커니즘이 안정적일 경우 투자 회수 가능성이 커집니다.

기술 파트너와 협력 : 경험이 풍부한 기술 파트너와의 협력을 통해 기술적 리스크를 줄이고, 비용 초과나 일정 지연에 대한 대비를 할 수 있습니다.

지속적인 연구 개발 : 기술 성숙도를 높이기 위해 지속적으로 연구 개발을 진행하고, 이를 통해 비용을 줄이는 것이 중요합니다.

결론적으로 CCUS 프로젝트는 기후 변화 대응에 중요한 역할을 할 수 있지만, 기술적, 경제적, 정책적 위험이 여전히 존재합니다. 투자자와 대출기관은 이러한 위험을 인지하고, 리스크 관리 전략을 수립하는 것이 필수적입니다.

​CCUS 프로젝트의 자금 조달시 고려사항과 금융 방식, 과거 CCUS 기술 도입 시도에서의 교훈 등은 다음 편에서 설명합니다.[