탄소 포집, 활용 및 저장(CCUS)은 수년간 존재했지만 복잡성, 신뢰성, 비용 및 전반적인 비즈니스 측면 사용 사례 문제로 인해 전 세계에서 채택률이 상대적으로 낮았습니다. 더 널리 채택되도록 유도하는 외부 압력이 거의 없었으며 자체 CCUS 솔루션에 대한 시설 투자의 재정적 한계로 인해 이 설비는 비용 가치 기준을 충족하지 못했습니다.
그랬던 흐름이, 탄소 중립 목표를 달성하고 정부의 장려금을 확보하여 기업들이 효과적인 탄소 관리를 위한 자립적인 비용 구조를 만들려는 노력 및 창의성을 발휘하면서 최근 공격적으로 바뀌고 있습니다. 탄소 중립 목표 달성을 위해서는 더 많은 CCUS 시설이 필요하다는 것이 점차 분명해졌습니다. 2021 CCS 글로벌 현황 보고서에 따르면 현재 전 세계적으로 운영되는 상업용 대형 CCUS 시설은 135개에 불과하지만 전 세계 기후 완화 목표를 달성하려면 2050년까지 2,000개가 넘는 시설이 더 필요합니다.
이산화 탄소를 제거할 수 있는 자립적인 능력이 전 세계적으로 충분히 갖춰진다면 수소와 같은 새로운 에너지원이 빠르게 성장할 수 있습니다. 궁극적으로는, 비탄소 또는 태양열 및 풍력과 같은 '그린' 에너지원에서 생성되는 재생 수소가 아주 매력적이긴 하지만 규모 경제를 창출하려면 수소 응용 분야의 수요 측면이 빠르게 성장할 필요가 있습니다. CCUS는 수소 미래를 향한 디딤돌인 '탈탄소 수소'를 통해 이를 실현합니다. 이 가능성은 아직 대규모로 실현되지 않았지만 CCUS는 오늘날 대부분의 수소 생산 원료인 화석 연료를 활용하여 청정 수소를 생산할 수 있도록 합니다. CCUS는 경제적 요인을 고려한 신중한 접근 방식을 통해 최소 비용으로 저탄소 수소를 새로운 시장에 대규모로 도입하는 하나의 방법이 될 수 있습니다.
많은 사람들이 경제적 관점에서 CCUS 프로젝트를 실현하려면 이산화 탄소를 '서비스형 탄소 포집' 비즈니스 모델로 바꿀 수 있는 새로운 지역 탄소 포집 허브가 필요하다고 지적합니다. 비용이 아주 많이 들 수 있는 별도의 CCUS 시설을 개발하는 여러 기업 대신 이 허브는 인프라와 파이프라인 네트워크를 공유하여 다양한 지역 정유소와 석유화학, 비료, 철강 및 서로 인접한 기타 시설에서 탄소를 포집, 집결, 수송 및 저장합니다. 이 접근법은 공유 리소스를 만들어 더 강력한 상업적 기회를 창출하며, 기업이 더 큰 공유 파이프라인 네트워크에서 압축 이산화 탄소를 수송하여 저장 비용을 분할하고 전체 비용을 절감할 것이므로 규모의 경제를 크게 개선합니다.
포집 공정 자체를 최적화하는 것 만큼이나 중요한 것은 포인트에서 포인트, 비즈니스에서 비즈니스로 이동하는 이산화 탄소 질량을 정밀하게 측정할 수 있는 상거래용 검침 미터링 시스템입니다. 이 시스템을 통해 제조업체는 자체 에너지원에서 나온 배출 가스를 정량화할 수 있으며, 이는 탄소 가격 책정 및 규제 준수 보장에 필요합니다. 또한 이를 통해 저장 시설은 공급업체에 청구할 금액을 책정할 수 있습니다.
기업이 세금 혜택을 위해 이산화 탄소를 정량화 하거나 다른 방식으로 CCUS를 수익화하여 유지하기 위해서는 극압, 저온 및 큰 밀도 변화를 견딜 수 있는 고정밀 유량계 및 가스 또는 액체 형태의 화학 불순물을 검출하는 인라인 분석기와 같은 상거래용 솔루션 역량은 필수적입니다.
경제적 측면에서 탄소 포집을 매력적으로 만들기 위한 새로운 허브를 구축하려면 가장 저렴한 비용으로 시설을 안전하고 안정적으로 운영할 수 있는 첨단 자동화 기술, 디지털 트윈 솔루션, 소프트웨어 및 새로운 엔지니어링 도구가 필요합니다.
핵심 탄소 포집 기술은 에머슨 보유 전문 기술에 기반한 전통적 공정 분리 기술입니다. 이 전문성과 소프트웨어 및 솔루션은 사이트 평가 및 모델링부터 운영과 모니터링까지 전 세계에서 손꼽히는 규모의 CCUS 프로젝트를 지원해 왔습니다.
탄소 포집 공정 최적화는 그 첫 번째 단계입니다. 에머슨의 에너지 관리 정보 시스템(EMIS)은 공정 가시성을 향상하고 더 나은 의사 결정을 위한 정보를 제공하는 데 도움이 됩니다. EMIS는 비효율성과 불규칙성을 더 잘 파악하도록 사이트 에너지 성능에 대한 유용한 최신 정보를 제공합니다. 이를 통해 운영자는 실시간 시정 조치를 수행하여 시간과 에너지를 절약할 수 있습니다. EMIS는 성능 저하를 감지하여 사이트 에너지 사용량을 최대 15%까지 줄일 수 있습니다. 또한 장비 회전을 정밀하게 제어하면 에너지 소비량을 줄이고 기계 상태를 보존하여 가동 중단을 예방할 수 있습니다.
CCUS 시설로 수송을 위해서는 이산화 탄소를 액화해야 하며, 공정 제어 및 신뢰할 수 있는 측정은 에머슨의 전문 기술을 통해 이산화 탄소를 지속해서 모니터링하여 가시성을 확보할 수 있습니다. 압축기는 공정에서 중요한 역할을 합니다. 에머슨의 퍼베이시브 센싱 기술과 데이터 분석은 압축기 상태와 성능을 지속해서 모니터링하여 가동 중단 시간, 장비 손상 및 과도한 유지 비용을 최소화 합니다. 최적화된 디지털 밸브 솔루션은 압축기까지 안정적인 유량을 보장하여 손상을 방지하고 압축기 수명을 연장합니다.
지하 탄소 저장 프로젝트는 지하 지질학적 형성에 대한 신뢰할 수 있고 정확한 분석에 달려 있습니다. 에머슨 AspenTech 소프트웨어 사업부의 E&P(탐색 및 생산) 소프트웨어는 디지털 트윈 솔루션과 결합하여 실제 환경의 동적 시뮬레이션 모델링을 제공하여 지하 저장 단지의 정확한 맵핑과 측정을 가능하게 합니다. 더 나아가 장기적인 저장 및 유지 무결성에 대한 신뢰할 수 있는 평가는 사이트 선택 및 구축과 관련된 비즈니스 결정에 매우 중요합니다. 다운홀 게이지는 저장소의 연속적인 실시간 데이터를 제공하고, 유정 시추공 무결성과 공정 신뢰성을 보장하며, 소프트웨어는 프로젝트 수명 동안 탄성파 자료에서 관찰된 지표 밑 변화를 분석하고 해석합니다.
마지막으로 새로운 CCUS 프로젝트의 일정과 예산을 지키는 것은 위험 부담을 낮추는 데 매우 중요합니다. 에머슨의 프로젝트 확실성 접근법은 현대적인 프로젝트 관리 전략, 혁신적인 엔지니어링 실행 및 디지털 기술을 결합하여 비용과 복잡성을 줄이며 변화에 유연하게 대응 합니다.
더 강력한 CCUS 채택을 추진하려는 움직임은 현재 환경에도 영향을 미치고 있지만, 미래에 미치는 영향은 더욱 막대 합니다. 산업 분야에서 CCUS를 계속 발전시킴에 따라, 지역 탄소 포집 허브 모델은 지역 수소 생산 시설로도 확장될 수 있습니다. CCUS 서비스 가입자는 생산 공정을 위해 수소를 구입할 수도 있으며, 탈탄소 수소 생산으로 인한 모든 이산화 탄소를 허브 내에서 즉시 분리할 수 있습니다.
이 양방향 모델은 탄소 및 수소에 대해 폐쇄 루프 시스템(또는 순환 경제)을 생성할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 시설 폐기물을 사용하고 에너지 및 재료 흐름을 공유하는 것에서부터 탄소를 포집하고 가장 경제적인 에너지원으로 수소를 생산하는 것에 이르기까지 수소와 탄소를 재사용하고 다양한 목적으로 활용하며 비용을 절감하고 수익을 창출하는 순환 경제를 만듭니다. CCUS 없이 탄소 중립을 달성하는 것은 사실상 불가능합니다. 기후 변화를 막아야 하는 상황에서 탄소 포집 허브는 판도를 바꿀 커다란 열쇠가 될 가능성이 있습니다.
