Interview
KR Decarbonization Magazine
VOL.06 | Spring 2024
OCCS 기술 개발 현황과 경제성
㈜파나시아 천상규 연구소장 인터뷰
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지구 온난화에 따른 탈탄소화 규제가 강화되어감에 따라 탄소 포집 기술은 전지구적 온실가스 감축 수단의 가장 중요한 기술의 하나로 자리매김하고 있다. 해운산업 또한 이러한 탄소포집기술을 선박에 응용하기 위하여 선상 탄소 포집 장치(OCCS, Onboard Carbon Capture System)를 개발하고 실제 선박에 적용하는 많은 연구들이 진행되고 있다. OCCS는 선박이 배출하는 배기가스로부터 이산화탄소를 직접적으로 포집하여 온실가스배출을 줄일 수 있다는 점에서 매력적인 기술이다.
국내에서도 여러 업체들이 OCCS를 개발하고 있으며, 이러한 개발사 중 파나시아는 KR, HMM, 삼성중공업과 MOU를 체결하고 국내 최초로 실선 적용을 계획하고 있다. 이번 호에서는 파나시아의 천상규 소장을 모시고 OCCS의 개발과정, 핵심기술, 실증 계획 및 상용화에 대한 전망 등 다양한 각도에서 인터뷰한 결과를 실었다.
Q. 파나시아가 OCCS 개발에 뛰어들게 된 이유를 먼저 설명 부탁드립니다.
A 현재 조선업계의 가장 큰 화두는 탈탄소이고, OCCS는 향후 탈탄소를 달성하기 위한 기술로서 해사업계의 많은 관심을 받고 있습니다. 파나시아의 경우 스크러버, SCR 등 후처리장비 개발에 대한 경험과 기술력을 보유하고 있어 이를 바탕으로 경쟁력 있는 OCCS를 개발할 수 있을 것으로 판단하여 개발을 시작하였습니다.
Q. OCCS 개발에 대한 진행 경과는 어떠한가요?
A IMO에서 OCCS에 대한 논의가 시작되면서, 2020년부터 삼성중공업과 OCCS의 공동개발에 착수하였는데요. 현재, HFO 엔진과 OCCS를 설치하여 바지선 위에서의 검증을 완료한 상태입니다. 개발된 OCCS는 올해 6월 HMM, KR과 함께 2.1K 컨테이너에 탑재하여 실선 검증을 진행할 예정입니다.
Q. OCCS의 핵심 기술은 무엇인가요?
A OCCS의 핵심 기술은 흡수제입니다. 저희는 이미 성능이 검증된 아민 계열의 흡수제에 추가의 화학물질을 혼합하여 최적의 흡수제를 개발하였고 계속해서 개선 중입니다. 선박에서 발생하는 전체 배기가스로부터 일정량을 흡입하여 흡입된 배기가스의 최대 90%의 이산화탄소를 포집할 수 있으며 현 시점에서 선박에 적용가능한 최대 설비규모는 시간당 3ton의 이산화탄소를 포집할 수 있습니다. 이번에 실선에 적용할 프로젝트는 시간당 1톤의 이산화탄소를 포집하여 저장할 수 있는 규모이며 전체 이산화탄소배출량의 약 14%를 절감할 수 있습니다. 특히 저희 선박용 OCCS는 공간상의 부피와 높이를 최소화하기 위하여 다단으로 구성된 흡수탑과 세척탑을 일체형으로 제작하고 있습니다.
Q. OCCS를 포집하는데 사용되는 추가 에너지는 어느 정도인가요?
A OCCS 가동에서 가장 중요한 점은 이산화탄소 포집을 위한 에너지, 즉 재생열을 최소화하는 것입니다. 통상 40% 정도의 추가 에너지가 사용됩니다. 즉 이산화탄소 포집 성능이 1ton/hour이라면 투입된 에너지를 제외한 순 소요량은 0.6ton/hour이 됩니다.
Q. 상당히 많은 에너지가 소요되는군요. 이산화탄소 포집에 사용되는 에너지를 줄일 방법이 있을까요?
A 선박 내에서 발생하는 냉열 또는 폐열을 활용한 열 교환을 통하여 효율을 더 증가시킬 수 있습니다. 그래서 특히 LNG 추진선의 경우 LNG의 냉열을 사용할 수 있기 때문에 시스템에 투입되는 열량을 더 효과적으로 줄일 수가 있으며, 선박 배기가스의 폐열을 이용하여 재생열을 절감할 수 있습니다. 또한 LNG의 경우 타 연료 대비 발생하는 CO₂가 적어 OCCS의 시스템 규모를 줄일 수 있기 때문에 메리트가 있습니다.
Q. 선사들이 가장 관심을 가지는 부분이 경제성입니다. OCCS의 경제성을 어떻게 보시나요?
A 워낙 불확실성이 있고 선종마다 달라서 가장 전망 하기 어려운 부분이라고 할 수 있습니다. OCCS 규모에 따라 달라지겠지만 보통 시간당 1톤의 CO₂를 포집 및 저장하는 설비의 Capex는 100~150억 달러 정도의 규모로 예상합니다. 거기에 선종별 Cargo Loss를 고려한 후 탄소세와 비교하여 경제성을 분석해야 합니다. 또한 LNG에 OCCS를 설치했을 때와 암모니아와 같은 무탄소 연료를 사용했을 때의 전체 수명기간 동안 비용에 대한 상대적인 분석을 통해 어떤 방법이 더 경제적인지에 대한 비교도 필요합니다. 현재까지는 이런 불확실성으로 인해 확신할 수 없지만 탄소세가 CO₂ 톤당 200달러 이상은 되어야 경쟁력이 있을 것으로 판단합니다. 물론 정확한 경제성 분석이 필요하고 대량 생산 시의 생산 비용 감소 등 다방면으로 좀더 검토가 필요합니다. 추가로 말씀드릴 부분은 포집된 이산화탄소를 CO₂ 용접 등 산업계에 활용할 계획입니다. 이 부분에서의 탄소 저감 효과가 국제사회에서 인정될지는 미지수이지만 이런 부분이 인정된다면 경제성은 높아질 것으로 봅니다.
Q. 저희 선급에서도 대체연료 경제성 분석을 수행하고 있는데 연료 가격과 탄소 비용의 불확실성이 가장 중요한 요소였습니다. 향후 공동으로 경제성 분석을 하는 것도 좋을 것 같습니다. 이번 실증에서도 이러한 경제성 분석이 이루어질 예정인가요?
A 네, 좋은 제안 감사합니다. 이번 실증에서는 성능, 안전성 등을 위주로 수행할 예정입니다. 물론 간략한 경제성 분석도 수행할 예정입니다. 다만 선사인 HMM의 최우선 관심사는 CII 등급을 높이기 위한 것으로, 많은 양의 CO₂를 저장할수록 Cargo Loss가 커지기 때문에 20피트 컨테이너 2개 정도 탑재하고자 합니다. 해당 선박은 한-아시아 정도의 단거리 노선을 주요 항로로 운항할 예정입니다.
Q. 향후 OCCS의 미래에 대해 어떻게 예측하시나요?
A 기술적 측면에서는 OCCS의 개발은 큰 문제가 없다고 생각합니다. 따라서 경제성 측면에서 IMO의 결정, 대체연료의 가격 등이 OCCS의 미래를 좌우한다고 생각합니다. 대체연료로의 전환이 아주 어려운 선박이고 여전히 잔여 수명이 남은 선박의 경우에 OCCS는 좋은 대안이 될 수 있다고 봅니다.
바쁜 와중에 시간을 내어 좋은 인사이트를 공유한 천상규 연구소장에게 감사의 인사를 전하며, 오늘 6월 진행될 OCCS의 성공적인 실선 검증을 통해 친환경 탄소저감 운용기술을 선도적으로 확보할 수 있길 기대해봅니다.
선상 탄소 포집 관련 IMO 최신 논의 동향
2024년 3월 8일부터 21일까지 개최된 IMO MEPC 81차 회의에서는 선상 탄소 포집을 IMO 규정체계로 어떻게 반영할 것인지에 대한 다양한 제안과 방안들이 논의되었다.
1. 선상 탄소 포집 설비에 관한 연구 착수 제안
배기가스 세정장치(EGCS)와 관련한 규정의 지침서 개발과 연구를 통해 축적되었던 다양한 경험을 고려하여, 잔류물과 배출물질, 운송, 저장 및 수용시설로의 배출을 포함한 관련 규정 개발을 위한 연구 착수 제안이 있었다.
2. 현 IMO 규정체계 내, 선상 탄소 포집 반영 작업 논의
IMO 규정체계에 선상 탄소 포집을 반영하기 위한 첫 단계로, 현행 IMO 규정체계에 관한 체계적인 검토 수행 등을 위해 아래의 측면들을 고려한 작업 계획이 논의되었다.
▶ MARPOL Annex VI 관련 규정들
▶ 선상 탄소 포집 설비의 시험, 검사 및 검증을 위한 지침서
▶ 선상 CO₂ 관리계획서의 개발 및 승인을 위한 지침서
▶ CO₂ 기록부 양식
▶ CO₂가 대기중으로 방출되지 않음을 보장하기 위한 측면에서, CO₂ 터미널에 대한 승인 또는 인증/인가 체계 및 기타 국제 환경법 및 기준들과 부합하는 CO₂의 안전한 저장 및 활용
3. EEDI 및 CII 산정 관련 기술지침서 개정
선상 탄소 포집 시스템의 온실가스 저감효과를 반영하기 위한 EEDI 및 CII 계산 공식 개정을 위한 관련 기술지침서들의 개정이 있었다.
4. 육상 양륙된 CO₂ 정보를 위한 MEPC 회람문서 초안 제안
육상 양륙된 CO₂의 정량을 증빙하는 'CO₂ 양륙 영수증'에 포함되어야 하는 정보에 관한 샘플 양식을 제공하는 MEPC 회람문서 초안이 제안되었다.
선상 탄소 포집 사용을 위한 규제 체계 개발에 관한 통신작업반 개설 합의!
MEPC 81차 회의에서는 상기 사항들에 대한 고려 과정에서 선상 탄소 포집이 국제 해운에서 온실가스를 줄이는데 중요한 역할을 할 것으로 인식하였다.
그러나 기술적 미성숙 및 다양한 안전에 관한 문제로 인하여 선상 탄소 포집 대신에 저탄소 또는 무탄소 연료 사용에 대한 인센티브를 주는 방식이 선호된다는 의견들이 교환되었으며, 결론적으로 LCA 규정 체계 추가 개발의 일부로서 보다 더 전체적인 관점의 논의가 필요하다는 의견들로 인해 IMO 규정체계로의 통합에 대해서 합의가 도출되지는 않았다.
하지만 선상 탄소 포집 기술이 온실가스 감축에 중요한 역할을 할 수 있다는 인식과 함께 지속적인 논의가 필요하다는 의견을 고려하여, '선상 탄소 포집 사용을 위한 규제 체계 개발에 관한 통신작업반 개설'에 합의하였다.
