지속가능성
매머드 시설, 직접 공기 포집 기술의 기준을 높이다
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미국 정부의 에너지부는 직접 공기 포집 기술의 매우 중요한 과제를 “대기 중 또는 정체된 공기에서 이산화탄소를 추출하는 탄소 제거 형태”라고 정의합니다. 분리된 이산화탄소는 영구적으로 깊은 지하에 저장되거나 제품으로 전환될 수 있습니다.
가용 추정치에 따르면, 직접 공기 포집 시장 규모는 향후 몇 년 동안 2022년 2,359만 달러 이상에서 2028년에 6억 1,407만 달러 이상으로 급격히 성장할 것으로 예상됩니다. 이는 연평균 성장률(CAGR)이 72% 이상이며, 6년 동안 거의 30배 성장하는 것을 의미합니다.
하지만 DAC 기술의 성장을 이끄는 요인은 무엇일까요? 이산화탄소 제거는 전 세계 온도를 낮추는 목적을 수행합니다. 이산화탄소는 태양광을 흡수하여 열을 가두다는 방식으로 적외선 파 형태로 지구 표면에서 재방출됩니다. 적외선을 방해하지 않는 산소와 질소와 달리, 이산화탄소는 적외선 에너지를 흡수합니다.
이 흡수 과정의 일환으로, 적외선 에너지는 진동을 거쳐 모든 방향으로 다시 방출됩니다. 그 에너지의 약 절반은 우주로 빠져나가고, 나머지 절반은 열로서 지구에 다시 돌아와 과학자들에 따르면 “온실 효과”에 기여합니다.
대기 중에서 이산화탄소를 제거하면 전 세계적인 온난화와 온도 상승이라는 임박한 위협을 없앨 수 있습니다.
이 위협에 대응하는 방법은 많지만, 직접 공기 포집은 지구 자원에 미치는 영향 측면에서 장점이 있어 돋보입니다.
예를 들어, 이 기술에 사용되는 에너지는 ‘사소하지 않다’는 점이 있습니다. 추정에 따르면, 2030년까지 미국에서 연간 700만~900만 톤의 포집 용량에 도달하려면 현재 미국 전력 생산량의 0.3~0.4%를 사용하게 됩니다.
이 기술은 경작 가능한 토지를 침범할 필요가 없습니다. 고체 흡착제 DAC 시스템 개발로 물 사용량도 크게 감소할 수 있습니다.
DAC 시스템의 이점과 지구에 미치는 잠재적 혜택은 많은 이들이 혁신적이고 최적화된 DAC 솔루션을 개발하도록 영감을 주었습니다. 최근에는 이 분야에서 꾸준히 뛰어난 성과를 보여온 기업인 Climeworks가 있습니다. 가장 최근에 이 회사는 최신 시설인 매머드를 출시했습니다.
다음 몇 섹션에서는 아이슬란드에 위치한 이 시설에 대해 살펴볼 것이며, 이는 Climeworks의 이전 플랜트인 Orca보다 약 10배 규모가 큰 것으로 주장됩니다.
Climeworks 매머드 시설: 목표는 무엇인가?
매머드 시설을 설립한 주요 목표는 더 많은 DAC 프로젝트에 대한 증가하는 수요를 충족시키는 것이었습니다. 회사는 새로운 시설이 연간 수천 톤에서 수만 톤으로 용량을 확대하는 데 도움이 될 것이며, 이는 2030년 메가톤 규모, 2050년 기가톤 규모에 도달하기 위한 중요한 이정표라고 주장합니다.
Climeworks가 이 과제를 어떻게 수행할 계획인지 더 깊이 파고들기 전에, 규모와 야망의 전제를 더 잘 이해하기 위해 몇 가지 운영 측면을 살펴보겠습니다.
이 프로젝트는 현재 가동 중이며 확장 비전을 지속하고 있습니다. 아이슬란드 헬리시헤디에 위치한 이 시설의 연간 설계 용량은 최대 36,000톤의 CO₂에 이를 수 있습니다. 시설은 가장 기본적인 수준에서 Climeworks의 10배 규모 확대를 위한 엔지니어링 및 운영 경험을 제공하는 데 도움이 되며, 공급망 개발과 고품질 탄소 제거 용량을 시장에 추가함으로써 가치를 더합니다.
이 시설은 정확히 2022년 6월 28일, 18개월 전에 착공되었습니다. 현재 회사는 플랜트 인프라가 성공적으로 구축되었으며, 저장 파트너인 Carbfix를 포함해 90%의 시스템이 가동 중이라고 보고합니다.
“대부분의 성공적인 규모 확대 곡선을 기준으로 볼 때, 2050년까지 기가톤에 도달하려면 2030년까지 메가톤 규모를 달성해야 합니다. DAC 분야에서 우리가 구축하고 있는 것을 만든 사례는 없으며, 우리는 겸손하고 현실적으로 가장 확실한 성공 방법은 기술을 가능한 한 빨리 실제 세계에서 운영하고 끊임없이 배포하는 것이라고 생각합니다.” – Christoph Gebald, 공동 설립자 겸 공동 CEO
“핵심 인프라를 18개월 만에 구축하고 가동 중에 둔 것은 Climeworks가 빠르게 규모를 확대할 수 있는 능력의 증거이며, 급속한 개발 주기를 통해 2050년 기가톤 용량에 도달하는 길을 걷고 있습니다.” – Jan Wurzbacher, 공동 설립자 겸 공동 CEO
하지만 메가톤에서 기가톤으로 가는 경로를 어떻게 계획하고 있을까요? 이해해 보겠습니다.
시설은 어떻게 작동할까요?
Climeworks 매머드 시설은 중앙에 처리 홀을 갖추고 있으며, 여기서 포집된 이산화탄소를 지하 저장 전에 처리하고 조절합니다. 이 과정은 이산화탄소를 정제·응축한 뒤 물에 용해시켜 Carbfix가 지하에 저장하도록 하며, 광물화 방법으로 돌로 변환됩니다. 운영 장치 외에도 처리 홀에는 제어실, 사무실, 방문자 센터가 포함됩니다.
예상 처리 용량에 맞춰 매머드 시설은 공기 중에서 CO₂를 포집하기 위해 72개의 수집 용기를 보유하게 되며, Orca는 8개의 수집 용기로 구성됩니다.
또한 매머드 시설에는 유지보수가 필요할 때 효율성을 향상시키기 위한 유지보수 홀이 마련되어 있습니다.
“이는 DAC 산업을 선도하는 Climeworks의 접근 방식을 매우 잘 보여줍니다: 가장 엄격한 운영 기준을 구현하면서 지속적인 가속을 이루는 것입니다.” – Douglas Chan, COO
다른 여러 기업들도 DAC 분야에서 활발히 활동하고 있습니다. 다음 섹션에서는 이러한 기업 중 몇 곳을 논의하겠습니다.
#1. Aircapture
Aircapture의 독특한 작동 방식은 고객의 제조 현장에 모듈식 직접 공기 포집(DAC) 유닛을 설치하여 생산 과정에서 깨끗한 CO₂를 직접 공급하는 것입니다. 회사는 대기 중 이산화탄소를 상업화하는 것이 환경과 경제를 개선하는 가장 효과적이고 확장 가능한 솔루션이라고 주장합니다.
Aircapture는 초지역적 접근 방식을 채택하여 공급망 위험을 완화하고 기존 시장의 탄소 발자국을 없앱니다. Aircapture를 차별화하는 요인으로는 신뢰성 향상, 품질 기준 강화, 비용 절감, 그리고 배출량을 크게 줄인 더 깨끗한 제품이 있습니다.
Aircapture가 제공하는 솔루션은 음료 제조, 온실 농업 등 다양한 적용 시나리오에 시장 진입이 가능하도록 합니다. 예를 들어, 다양한 용량과 생산 일정에 따라 산소 함량이 낮은 음료 등급 액체 이산화탄소를 생산할 수 있습니다.
이는 합성 연료 제조에 필요한 배출량이 높은 원료를 고품질의 청정 이산화탄소로 대체하는 데 도움이 됩니다. Aircapture는 고객의 성장 시설에서 이산화탄소를 생산하도록 지원하여 고객이 일일 수요 주기를 충족하고 작물 수확량을 향상시키는 데 기여합니다.
Aircapture의 이산화탄소는 콘크리트 블록이나 레디 믹스 콘크리트에 영구적으로 주입될 수 있어 기존 경화 방식의 기준을 향상시킵니다.
매머드 프로젝트와 마찬가지로 Aircapture도 폐열과 탈탄소 에너지를 활용해 대기 중 이산화탄소를 지질학적으로 저장하는 연구와 실험에 참여하고 있습니다.
마지막으로, Aircapture의 액체 이산화탄소는 드라이 아이스로 전환될 수 있어 소매, 운송, 물류 고객의 요구를 충족합니다. 드라이 아이스는 부패하기 쉬운 물품의 운송을 돕는 것으로 유명하며 기타 산업용도로도 사용됩니다.
2022년 4월, Aircapture는 탄소 이산화탄소 전환 기업 OCOchem 및 기타 파트너와 함께 미국 에너지부로부터 293만 달러 보조금을 받아 워싱턴 주 케네윅에 있는 Nutrien의 케네윅 비료 운영 플랜트와 공동으로 통합 이산화탄소 포집 및 전환 플랜트를 설계·엔지니어링했습니다.
“우리의 모듈식 현장 기술은 공기 중에서 CO₂를 추출해 고객의 생산 과정에 직접 투입함으로써 기후 문제를 해결하고 고객에게 가치를 제공하며, Nutrien과의 이번 프로젝트에 완벽히 부합합니다.” – Matt Atwood, 설립자 겸 CEO
#2. Greenlyte Carbon Technologies
DAC 분야에서 상당히 좋은 성과를 거둔 또 다른 기업은 Greenlyte Carbon Technologies입니다. 2022년에 두 명의 연쇄 창업가와 고경험 DAC 연구자가 설립한 Greenlyte는 독일 에센에 위치하며, 선도적인 기술 대학과 글로벌 화학, 산업, 에너지 대기업으로 구성된 주변 생태계에서 큰 영감을 얻고 있습니다.
2022-23 운영 연도에 Greenlyte는 최초의 연속 사이클 프로토타입과 100톤 DAC 시연기를 구축했습니다.
향후 비전은 2027년까지 의미 있는 규모에서 견고하고 효율적이며 수익성 있는 운영을 구축하는 것입니다. 2035년까지는 ‘플랫폼화’ 작업을 완료해 의미 있는 규모에서 견고하고 효율적이며 수익성 있는 운영을 현실화하고자 합니다. 그리고 2050년까지 Greenlyte는 연간 생산량을 100MT로 확대해 DAC 분야의 글로벌 리더가 되고자 합니다.
Greenlyte가 DAC 리더십에 적합한 주요 장점 중 하나는 저에너지·저자본 비용의 이산화탄소 포집 및 활용 공정입니다. 이 가스는 구체적으로 대기 중 가스 흐름에서 추출됩니다. 이후 이산화탄소와 수소의 전환을 통해 프로세스에 가치를 더하고 기술을 수익성 있게 만드는 탄화수소가 생성됩니다.
Greenlyte는 사용된 흡착제를 전기분해에서 재생하고 다시 흡착에 활용하는 완전 순환 방식을 채택해 기술을 더욱 최적화합니다. 액체 흡착제 용액에서의 흡착, 탄산수소염으로의 침전, 전기분해에 의한 탈착 등 여러 공정 벤치마크에 Greenlyte의 특허가 적용되어 있습니다.
2024년 3월, Greenlyte Carbon Technologies는 1,050만 유로 규모의 프리 시리즈 A 라운드를 마감했습니다. Earlybird Venture Capital, Green Generation Fund, Carbon Removal Partners, 이사회 멤버 Dr. Udo Jung 등 모든 투자자의 대규모 참여와 함께 Partech도 투자자 그룹에 합류했습니다.
이번 자금 조달은 Greenlyte가 최근 파트너십 및 고부가 가치 오프테이크 계약을 통해 얻은 성과를 입증합니다. 회사는 유럽 지역 개발 기금으로부터 두 건의 보조금을 받았으며, 설립 18개월 만에 총 2,000만 유로 이상의 주식 및 보조금을 조달했습니다.
조달된 자금의 중요성을 설명하면서, Greenlyte의 CEO 겸 공동 창업자인 Florian Hildebrand는 “새로운 자금으로 팀을 30명에서 50명으로 확대하여 기술 개발과 시장 진입을 동시에 진행하고, 규모 확대를 가속화하며 비용을 더 빠르게 낮출 수 있게 될 것입니다. 이번 라운드는 우리가 빠르게 글로벌 DAC 챔피언을 구축하려는 야망을 증명합니다.”라고 말했습니다.
보다 효율적인 직접 공기 포집 기술의 미래
전 세계 정부는 직접 공기 포집 기술의 이점을 인식하고 있습니다. 이에 따라 가능한 최선의 방법으로 DAC 프로젝트를 지원하고 장려하기 시작했습니다.
예를 들어, 미국 에너지부는 화석 에너지 및 탄소 관리, 청정 에너지 시연, 그리고 고등 연구 프로젝트 기관-에너지(ARPA‑E) 등 세 개 부서를 직접 공기 포집 연구·개발·시연을 지원하는 임무에 지정했습니다. 이 연구는 포집, 전환, CO₂ 저장과 관련된 물질, 화학물질, 생화학 및 지질학적 과정의 과학과 기술 탐구 등 다양한 측면을 포함합니다.
이 분야에서 가장 인기 있는 이니셔티브 중 하나는 Carbon Negative Shot 이니셔티브로, 대기 중 CO₂를 포집해 10억 톤 규모로 저장하면서 순 메트릭 톤당 100달러 미만의 비용으로 이산화탄소 제거 경로에 대한 혁신을 촉구합니다.
이러한 노력과 민간 부문의 투자가 결합되면 기준을 높이는 것뿐만 아니라 전 세계 산업 및 이산화탄소 생산자들이 접근할 수 있도록 하는 데 큰 진전을 이룰 수 있을 것입니다.
