탄소중립(Net Zero)은 2050년까지 전 세계가 달성해야 할 최우선 과제이며, 이를 실현하기 위해서는 기술 혁신이 필수적입니다. 단순히 온실가스 배출을 줄이는 것을 넘어, 흡수하고, 대체하고, 에너지 구조 자체를 바꾸는 다양한 기술이 동시에 활용되어야 합니다. 2025년 현재 가장 주목받고 있는 핵심 기술은 CCUS(탄소 포집·저장·활용), 수소에너지, 그리고 재생에너지입니다. 이 글에서는 각 기술의 원리와 적용 사례, 한계와 발전 가능성을 종합적으로 살펴봅니다.
CCUS 기술: 배출된 탄소를 포집하고 활용하다
CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage)는 공장이나 발전소 등에서 발생하는 이산화탄소를 포집(Capture)하고, 이를 저장(Storage)하거나 다양한 방식으로 재활용(Utilization)하는 기술입니다. 탄소중립으로 가는 과도기적 핵심 기술로 평가받고 있으며, 산업계에서 특히 중요하게 여겨지고 있습니다. CCUS 기술 구성 요소:
- 포집: 연소 전, 연소 후, 공기 직접 포집(DAC) 방식 등
- 저장: 지하 암반층, 폐유전, 염수층 등에 장기 저장
- 활용: 드라이아이스, 합성연료, 탄산칼슘, 건축자재 제조 등 주요 적용 사례:
- 노르웨이 ‘노르스케 프로젝트’: 유럽 최대 CCS 시설, 북해에 CO₂ 저장
- 한국의 동해 가스전 활용 CCS 실증사업: 2025년 상용화 목표
- 삼성엔지니어링·포스코 등: 국내 철강·화학 기업 중심의 CCU 기반 실증 확대 한계점으로는 높은 비용, 에너지 소모, 지역 수용성 문제가 있으며, 장기적으로는 저장 공간의 안정성과 활용처 다양성이 핵심 과제로 남아 있습니다. 그러나 산업 구조 자체의 전환이 어려운 철강, 시멘트 등 분야에서는 CCUS가 유일한 감축 해법이 될 수 있습니다.
수소에너지: 탄소 없는 차세대 에너지원
수소(H₂)는 연소 시 온실가스를 배출하지 않아 탄소중립 시대의 ‘완전 청정에너지’로 불립니다. 특히 전력·열 생산, 수송, 산업 공정 등 다양한 분야에 적용 가능해 에너지 패러다임 전환의 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 수소의 종류:
- 그레이 수소: 천연가스 개질로 생산, 이산화탄소 발생
- 블루 수소: CO₂를 포집(CCS)하여 배출량 저감
- 그린 수소: 재생에너지 기반 물 전기분해 방식, 탄소배출 제로 주요 적용 분야:
- 수소모빌리티: 수소차, 수소트럭, 수소열차, 수소항공기 등
- 발전: 수소 연료전지 발전소, 가스터빈 수소 혼소 기술 등
- 산업: 제철, 석유화학, 시멘트 공정의 연료 대체 한국은 세계 최초 수소차 상용화 국가이며, 울산·창원·안산 등 수소 시범도시를 조성하고 있습니다. 2030년까지 그린수소 생산 확대와 수소 배관망 전국화가 주요 목표입니다. 다만, 현재 그린수소는 생산 단가가 높고, 저장·운송 기술도 초기 단계라는 점에서 기술 혁신과 정부 투자 확대가 필수적입니다.
재생에너지: 탄소중립 전환의 기반 인프라
재생에너지는 자연에서 반복적으로 얻을 수 있고, 온실가스를 배출하지 않는 에너지로 탄소중립 실현의 가장 기본적이면서도 광범위한 기술 분야입니다. 특히 태양광, 풍력, 수력, 바이오, 지열 등이 주요 재생에너지원으로 분류됩니다. 주요 기술별 특징:
- 태양광: 설치 간편성, 기술 성숙도 높음. BIPV·양면모듈 등 기술 고도화
- 풍력: 해상풍력 중심 대규모 발전 확대, 부유식 기술도 실증 단계 진입
- 수력: 신뢰도 높은 기저 발전원이나 부지 확보 제한
- 바이오에너지: 폐기물·식물자원 활용, 순환경제와 연계 가능
- 지열: 소규모 분산형 발전 적합, 건물 냉난방 활용 증가 전 세계적으로 RE100(재생에너지 100%) 캠페인에 동참한 기업 수는 400개를 넘어섰고, 한국도 2050년까지 전력의 70% 이상을 재생에너지로 대체하는 것이 목표입니다. 그러나 간헐성(태양·풍력) 문제, 송전망 부담, 입지 갈등 등은 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있으며, 이에 따라 스마트그리드, 에너지저장장치(ESS)와의 연계가 핵심 전략으로 떠오르고 있습니다.
탄소중립 기술은 단일 솔루션이 아닌, 상호보완적 방식으로 병행되어야만 실효성을 발휘할 수 있습니다. CCUS는 배출을 줄이기 어려운 산업군에서 필수이고, 수소는 에너지 저장과 운송의 해법이며, 재생에너지는 전체 에너지 시스템을 친환경으로 전환하는 근간입니다. 2025년 현재, 기술은 점점 정교해지고 있고, 정부와 기업, 시민의 참여가 이 기술들의 상용화와 확산을 가속화하고 있습니다. 탄소중립 사회를 앞당기기 위해서는 기술을 이해하고, 이를 지지하며, 현명하게 활용해 나가야 할 시점입니다.