[고든 정의 TECH+] 공기 중 이산화탄소 직접 제거하는 DAC 기술, 인류 구원할까?

지구 온난화는 이제 부정할 수 없는 현실입니다. 지구 대기 중 이산화탄소 농도는 산업 시대 이전에는 280ppm 수준이었으나 최근에는 1.5배인 420ppm에 도달했고 지구 기온은 점점 뜨거워지고 있습니다. 하지만 인류는 매년 300억t이 넘는 이산화탄소를 계속해서 배출하고 있어 당분간 상태가 호전되기를 기대하기 어려운 상황입니다.

이산화탄소 배출량을 줄일 수 있는 가장 좋은 방법은 가장 큰 배출원인 화석 연료 사용을 중단하는 것입니다. 하지만 신재생에너지와 친환경차의 빠른 보급에도 불구하고 화석 연료가 필요 없는 세상은 아직 미래에 일입니다. 그전에 이산화탄소 배출량을 줄이기 위한 방법 중 하나가 바로 이산화탄소 포집, 활용 및 저장 기술입니다.

스위스의 이산화탄소 포집 기술 스타트업인 클라임웍스(Climeworks)는 이 분야에서 상당히 앞서가는 기업입니다. 이들은 이미 2017년 스위스에 대기 중 이산화탄소를 직접 추출하는 DAC (Direct Air Capture) 플랜트를 건설해 운영했습니다. 이 소규모 DAC 플랜트는 매년 900t의 이산화탄소를 추출한 후 이를 근처의 온실로 보내 식물 성장을 촉진하는 용도로 활용했습니다. 900t은 인류가 배출하는 이산화탄소에 비하면 매우 적은 양이지만, 대기 중 이산화탄소 농도가 0.04% 수준인 걸 생각하면 당시 기준으로 획기적인 양이었습니다.

이후 클라임웍스는 이산화탄소를 땅속 깊은 곳에서 탄산염 광물로 전환하는 이산화탄소 저장 스타트업인 카브픽스 (Carbfix)와 손잡고 아이슬란드에 역대 최대 규모의 DAC 시설인 오르카 (Orca)를 건설했습니다. 오르카는 연간 4000t의 이산화탄소를 광물화시켜 영구적으로 제거합니다. 오르카는 2021년부터 가동에 들어갔습니다.

클라임웍스와 카브픽스는 오르카 이전에 기술적 타당성을 검증하기 위해 아이슬란드의 지열 발전소에서 이 기술로 세계 최초의 역 배출 발전소를 구현했습니다. DAC 시스템이 걸러낸 이산화탄소는 물과 함께 섞여 지하 700m의 깊은 지층에서 압력을 받아 탄산염 광물로 변하게 됩니다. 이 과정에 필요한 에너지와 열은 지열 발전소에서 얻어지므로 이산화탄소를 순수하게 역 배출하는 시스템을 구축한 것입니다.

그리고 최근 클라임웍스는 역대 최대 규모의 이산화탄소 포집 시설인 매머드의 건설을 발표했습니다. 매머드의 규모는 오르카의 9배로 연간 3만 6000t의 이산화탄소를 대기 중에서 제거할 수 있습니다. 클라임웍스는 2050년쯤에는 기가톤급 DAC 플랜트를 건설할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

이론적으로 DAC 시스템은 인간이 대기 중에 배출하는 모든 이산화탄소를 제거하거나 심지어 그 이상도 제거할 수 있습니다. 하지만 역시 가장 큰 걸림돌은 비용입니다. 구체적인 비용은 상세히 공개한 바 없지만, 거대한 플랜트를 건설하는 데 들어가는 비용을 생각하면 연간 3만 6000t은 많은 양이 아닙니다. 제거 비용을 톤당 100달러 수준까지 낮출 수 있다고 해도 2021년 전 세계 이산화탄소 배출량이 363억t인 점을 생각하면 지금 시점에서 현실적으로 감당하기 어렵습니다.

사실 공기 중 이산화탄소를 제거하는 것보다 아예 배출하지 않는 것이 더 경제적이고 합리적인 접근법입니다. 따라서 전기차나 수소차, 신재생에너지나 차세대 원전 등 여러 가지 방법이 적극 도입되거나 연구되고 있습니다.

현재 친환경 기술에 대한 적극적인 투자를 생각하면 2050년 정도에 DAC의 비용이 합리적인 수준까지 떨어지더라도 그때에는 이산화탄소 배출량이 크게 줄어든 이후일지도 모릅니다. 이산화탄소 포집 및 저장 기술이 인류를 지구 온난화의 위기에서 구해 줄 기술로 주목받고 있지만, 발전소나 공장처럼 고농도의 이산화탄소 배출 시설에서 이산화탄소를 걸러내는 것이 아닌 DAC 기술의 경제성은 아직 의문입니다. 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com