BECSS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage) 란?

BECSS(Bioenergy with carbon capture and storage)란?

BECSS(Bioenergy with carbon capture and storage)는 기후변화 대응 방안 중 하나입니다. 이 기술은 바이오매스를 에너지원으로 활용하면서 동시에 발생하는 이산화탄소를 포집하여 지하에 저장함으로서 대기 중 온실가스를 감소시키는 것을 목표로 합니다. BECSS는 단순히 탄소 중립을 넘어 실제로 대기에서 이산화탄소를 제거할 수 있는 '네거티브 배출' 기술로 주목받고 있습니다.

 

BECSS

 

BECSS의 개념과 작동 원리

BECSS는 바이오에너지 생산과 탄소 포집 및 저장 기술을 결합한 시스템입니다. 이 기술의 작동 원리는 다음과 같습니다. 먼저, 식물이 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소를 흡수하며 성장합니다. 이렇게 자란 식물을 바이오매스로 활용하여 에너지를 생산합니다. 에너지 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 지하 깊은 곳에 저장합니다. BECSS의 핵심은 바이오매스가 성장하는 동안 흡수한 이산화탄소를 에너지 생산 후 대기로 방출하지 않고 포집하여 저장한다는 점입니다. 이를 통해 전체 과정에서 대기 중 이산화탄소를 순감소 시키는 효과를 얻을 수 있습니다. BECSS 기술은 크게 세 가지 방식으로 구현됩니다. 첫째, 연소 후 포집 기술은 바이오매스 연소 후 발생하는 배기가스에서 이산화탄소를 분리합니다. 둘째, 연소 전 포집 기술은 바이오매스를 가스화한 후 이산화탄소를 분리합니다. 셋째, 산소 연소 기술은 순수를 이용해 바이오매스를 연소시켜 고농도의 이산화탄소를 얻습니다. 포집된 이산화탄소는 압축, 수송 과정을 거쳐 지하의 안전한 지질 구조에 저장됩니다. 주로 고갈된 석유 및 가스전, 깊은 염수층 등이 저장소로 활용됩니다. 이렇게 저장된 이산화탄소는 수천 년 이상 안정적으로 격리될 수 있습니다.

 

BECSS의 잠재적 이점과 기후변화 대응에서의 중요성

BECSS 기술의 가장 큰 장점은 대기 중 이산화탄소를 실제로 감소시킬 수 있다는 점입니다. 이는 단순히 배출량을 줄이는 것을 넘어 이미 대기 중에 존재하는 이산화탄소를 제거할 수 있음을 의미합니다. 이러한 '네거티브 배출' 능력 때문에 BECSS는 기후변화 대응에 있어 매우 중요한 기술로 평가받고 있습니다. IPCC(기후변화에 관한 정부 간 협의체)의 보고서에 따르면, 지구 온도상승을 1.5℃ 이내로 제한하기 위해서는 BECSS와 같은 네거티브 배출 기술의 대규모 도입이 필요할 것으로 예측됩니다. BECSS의 잠재적인 이산화탄소 제거 능력은 연간 최대 22 기가톤에 이르는 것으로 추정됩니다. 또한 BECSS는 재생 가능한 에너지를 생산하면서 동시에 탄소를 제거할 수 있어, 에너지 안보와 기후 변화 대응이라는 두 가지 목표를 동시에 달성할 수 있는 기술입니다. 특히 전력, 열, 바이오연료 등 다양한 형태의 에너지 생산에 적용할 수 있어 활용도가 높습니다. BECSS는 다른 탄소 중립 기술들과 비교해 볼 때도 장점이 있습니다. 예를 들어, 나무 심기와 같은 자연 기반 해결책은 산불이나 병충해 등의 위험에 노출될 수 있지만, BECSS를 통해 저장된 이산화탄소는 지질학적으로 안정적인 곳에 보관되어 장기간 격리될 수 있습니다.

 

BECCS 기술의 현재 상황과 실제 적용 사례

BECSS 기술은 아직 초기 단계에 있지만, 전 세계적으로 여러 프로젝트가 진행되고 있습니다. 2019년 기준으로 전 세계에 5개의 BECSS 시설이 운영 중이며, 연간 약 150만 톤의 이산화탄소를 포집하고 있습니다. 가장 대표적인 사례는 미국 일리노이 주의 일리노이 산업 탄소 포집 및 저장(IL-CCS) 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 에탄올 생산 공정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 지하에 저장합니다. 2017년부터 본격적인 운영을 시작해 연간 100만 톤 이상의 이산화탄소를 포집하고 있어, 현재 세계 최대 규모의 BECSS 프로젝트로 평가받고 있습니다. 유럽에서도 BECSS 기술 도입이 활발히 진행되고 있습니다. 스웨덴의 스톡홀름 엑서지(Stockholm Exergi)사는 기존의 바이오매스 열병합 발전소에 탄소 포집 설비를 추가하는 프로젝트를 진행 중입니다. 이 프로젝트는 유럽연합의 지원을 받아 2021년부터 시작되었으며, 포집된 이산화탄소는 액화되어 해저 지질 구조에 저장될 예정입니다. 영국에서는 드랙스(Drax) 바이오매스 발전소에 BECSS 기술을 도입하는 프로젝트가 진행 중입니다. 이 프로젝트가 완료되면 연간 약 800만 톤의 이산화탄소를 포집할 수 있을 것으로 예상됩니다. 이외에도 네덜란드, 캐나다 등 여러 국가에서 소규모 BECSS 프로젝트들이 운영되고 있으며, 주로 에탄올 생산 공정이나 폐기물 소각 시설 등에 적용되고 있습니다.

 

BECSS 기술의 한계와 도전 과제

BECSS 기술은 큰 잠재력에도 불구하고 여러 가지 한계와 도전 과제를 안고 있습니다. 가장 큰 문제는 대규모 바이오매스 생산에 따른 토지 이용 문제입니다. BECSS를 대규모로 구현하기 위해서는 광대한 면적의 농지나 산림이 필요하며, 이는 식량 생산이나 생물다양성 보전과 충돌할 수 있습니다. 또한 BECSS의 에너지 효율성과 경제성도 중요한 과제입니다. 바이오매스 생산, 운송, 에너지 변환, 탄소 포집 및 저장 등 전 과정에서 상당한 에너지가 소비되며, 이는 전체 시스템의 효율을 낮출 수 있습니다. 현재 BECSS의 비용은 톤당 60~250달러로 추정되어, 다른 탄소 감축 방안에 비해 상대적으로 고비용입니다. 탄소 저장의 안정성과 장기적 모니터링 필요성도 중요한 과제입니다. 지하에 저장된 이산화탄소가 장기간 안전하게 격리될 수 있는지, 그리고 어떻게 효과적으로 모니터링할 수 있는지에 대한 연구가 더 필요합니다. 기술적인 측면에서도 여러 과제가 있습니다. 바이오매스 연소 시 발생하는 다양한 불순물들이 탄소 포집 공저의 효율을 저하시킬 수 있으며, 이를 해결하기 위한 기술 개발이 필요합니다. 또한 대규모 BECSS 시설의 설계와 운영에 대한 경험이 부족한 것도 현재의 한계점입니다.