탄소 포집의 혁명 : Climeworks의 Orca 플랜트와 직접 공기 포집(DAC)

안녕하세요, 공돌이 입니다. 오늘은 최신 과학기술의 동향에 대해서, 그 중에 직접 공기 포집 (DAC) 시스템에 대해 분석해봅시다!!

 

기후 변화 대응을 위한 혁신적인 기술로 주목받고 있는 직접 공기 포집 (Direct Air Capture, DAC) 기술이 새로운 전기를 맞이하고 있습니다. 특히, 스위스 기업인 Climeworks의 Orca 플랜트가 이 DAC 기술의 실용화 가능성을 보여주는 대표적인 예시에요. Orca 플랜트의 기술과 DAC의 작동 원리, 이 기술이 직면한 과제들을 살펴봅시다!!

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출처. climeworks 홈페이지

Climeworks의 Orca 플랜트

Orca 는 2021년 9월 아이슬란드 레이캬비크에서 약 50 km 떨어진 위치에 있는 세계 최대 규모의 직접 공기 포집 플랜트입니다. 이 시설은 Climeworks와 Carbfix의 협력으로 건설되었으며, 인접한 지열 발전소에서 제공하는 100% 재생 에너지로 운영됩니다.

 

Orca 플랜트 주요 특징

• 연간 4,000톤의 CO2 포집 능력 (약 870대의 자동차 배출량 수준)
• 8개의 대형 컨테이너 크기의 수집기 유닛으로 구성 (유닛 당 처리능력 500톤 / 년)
• 모듈식 설계로 빠른 건설 및 확장 가능성
• 이전 기술 대비 약 50% 적은 강철 사용으로 효율성 향상
• Carbfix의 기술을 활용해 포집된 CO2를 지하 암석으로 영구 저장

 

Orca 플랜트는 대규모 DAC 기술의 실현에 대한 가능성을 보여주는 중요한 이정표이며, 향후 기술 확장을 위한 청사진 역할을 합니다 

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출처. 한국지질자원연구원

DAC 기술의 작동 원리

DAC 기술은 크게 두 가지의 방식으로 나뉩니다. 고체 흡착제를 사용하는 방식(Solid - DAC)과 액체 용액을 사용하는 방식 (Liquid - DAC)입니다.

 

고체 흡착제 방식 (S-DAC)

• 공기 흡입 : 대형 팬을 통해 대기중의 공기를 흡입 (흡기)
• CO2 흡착 : 흡입된 공기를 특수 필터에 통과 (필터에 CO2와 화학적으로 결합하는 고체 흡착제가 포함)
• 가열 및 분리 : 필트가 CO2로 포화되면, 약 100 °C로 가열 (CO2가 흡착제로부터 분리)
• CO2 포집 : 분리된 고농축 CO2를 포집하여 저장 혹은 활용
• 필터 재생 : 냉각 후 필터는 다시 사용 가능한 상태

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액체 용액 방식

• 공기 접촉: 흡입된 공기는 수산화칼륨과 같은 알칼리성 용액과 접촉
• CO2 흡수: 용액이 공기 중의 CO2를 흡수하여 탄산염 형태로 변환
• 침전: 탄산염 용액에 칼슘을 첨가하여 탄산칼슘 펠릿으로 침전
• 가열 분해: 펠릿을 900°C 정도로 가열하여 CO2를 분리
• CO2 포집: 분리된 CO2를 포집하여 저장 또는 활용
• 용액 재생: 남은 산화칼슘은 물과 반응시켜 다시 수산화칼슘으로 만들어 재사용

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효율성

Orca 플랜트는 100% 재생에너지를 사용하여 운영됩니다. (RE100 달성)

그러나 현재 DAC 기술의 에너지 효율성은 아직 개선의 여지가 있다고 합니다. 1톤의 CO2를 포집하는데 약 2,000kWh의 에너지가 필요한 것으로 나타났습니다. 그렇기에 비용 측면의 효용성이 있는지를 확인할 필요가 있어보입니다.

- 비용 효용성 비교

DAC 기술의 현재 비용은  톤당 600에서 1000 달러 수준으로 기존의 탄소 감축 방법에 비해서 높은 편입니다. 기술 발전과 규모의 경제를 통해 이러한 비용을 낮추는 것이 우선할 과제라고 생각되며 실제로 전문가들은 2050년까지 톤당 100에서 300 달러 수준으로 낮아질 것으로 전망하고 있습니다.

 

Climeworks의 Orca 플랜트는 DAC 기술의 실현 가능성을 보여주는 중요한 이정표입니다. 비록 현재는 비용과 효율성 측면에서 직면한 과제를 해결해야 하지만, 지속적인 기술 혁신과 정책적 지원을 통해 기후 변화에 대응할 핵심적인 기술로 자리 잡을 수 있을 것입니다.

 

 

 

지금까지 공돌이 였습니다. 다음에도 새로운 정보로 돌아올게요~!