2025년 현재, 전 세계는 탄소중립(Net Zero)을 현실화하기 위해 다양한 기술적 해법을 병행하고 있습니다. 재생에너지 확대만으로는 모든 부문에서의 탄소 감축이 어렵기 때문에, 보완적 기술로서 CCUS(탄소 포집·활용·저장), SMR(소형모듈원자로), 청정수소 생산이 주목받고 있습니다. 이 글에서는 세 기술의 개념, 기술 동향, 국가별 전략, 한계와 가능성을 통합적으로 정리합니다.
1. CCUS: 탄소 포집 기술의 전략적 가치
1.1. 개념과 원리
CCUS는 이산화탄소(CO₂)를 대기 배출 전에 포집하고, 이를 활용하거나 저장하는 기술입니다. 'Capture(포집) – Utilization(활용) – Storage(저장)'의 3단계로 구성되며, 특히 산업 부문과 화석연료 기반 전력 생산 부문에서 유효한 탄소 감축 수단입니다.
1.2. 상용화 현황 및 국제 비교
2025년 기준, 전 세계적으로 약 40개 이상의 CCUS 프로젝트가 운영 중이며, 포집 용량은 연간 5천만 톤을 초과합니다. 미국은 텍사스의 ‘Petra Nova’ 프로젝트를 필두로 한 민관합동 모델을 확장 중이며, 노르웨이의 ‘노던라이트 프로젝트’는 유럽 최초의 CCUS 상업망으로 해저 저장소를 활용하고 있습니다.
한국은 동해가스전 부지에 CO₂를 주입하는 실증을 진행 중이며, 포스코, 한국전력, SK 등 주요 기업들이 2030년까지 총 1억 톤 이상의 저장 용량 확보를 목표로 인프라 구축을 병행하고 있습니다.
1.3. 기술적·경제적 장점
- 기존 화력발전, 시멘트, 제철 산업에 그대로 적용 가능
- 재생에너지로 대체 불가능한 고열공정 산업 감축에 효과
- 탄소배출권과 연계 시 경제적 유인 발생
1.4. 한계 및 과제
- 포집 공정에 필요한 에너지(‘에너지 페널티’) 존재
- 지하 저장소 안전성에 대한 사회적 우려
- 탄소 포집 후 ‘활용(U)’ 시장이 아직 초기 단계
2. SMR: 원자력 기술의 소형·분산형 진화
2.1. SMR의 정의와 구조
SMR은 출력을 줄이고 모듈형 설계를 적용한 차세대 원자로입니다. 300MW 이하의 규모로 공장에서 사전 제작 후 현장에 운반·조립하는 방식으로, 시간과 비용을 줄이며 안전성도 강화된 것이 특징입니다.
2.2. 글로벌 개발 현황
- 미국: NuScale은 NRC의 설계 승인을 받고 상용화 일정 진행 중
- 캐나다: 2029년까지 온타리오주에 첫 SMR 건설 목표
- 한국: ‘i-SMR’ 중심으로 2028년 실증 플랜트 구축 예정
- 러시아: 해상형 SMR ‘아카데믹 로모노소프’ 운영 중
- 중동: UAE, 사우디 등 SMR 기술 수입 및 자체 운영 추진
2.3. 기술적 장점
- 폐쇄형 구조 및 자동 냉각 시스템 → 사고 위험 낮음
- 분산형 전력 공급, 해상 플랫폼, 산업단지용 전력 공급에 적합
- 고온가스로형 SMR은 청정수소 생산원으로 활용 가능
2.4. 규제 및 수용성 이슈
- 국제적 기준 부재로 설계·검증에 시간 소요
- 방사성 폐기물 처리에 대한 기술·사회적 대응 필요
- 일부 국가의 원자력에 대한 사회적 거부감 존재
2.5. 한국의 전략
정부는 SMR을 수출 산업으로 육성하고 있으며, 수소 연계형 모델(i-SMR + 고온수전해 시스템)에 집중하고 있습니다. 2035년까지 10기 이상 국내외 보급 목표가 설정돼 있으며, SMR 산업 생태계를 위한 규제 특례구역 논의도 진행 중입니다.
3. 청정수소: 에너지 전환의 핵심 촉매제
3.1. 청정수소 정의
청정수소는 생산 과정에서 탄소를 거의 배출하지 않거나, 발생한 CO₂를 제거한 수소입니다. 수소는 연소 시 CO₂를 배출하지 않기 때문에 이동수단, 산업용 열, 전력, 저장 등에 다양하게 활용 가능하며, 청정수소는 전체 수소경제의 핵심입니다.
청정수소 분류
- 그린수소: 재생에너지 기반 전기로 수전해 생산
- 블루수소: 천연가스 개질 + CCUS로 탄소 제거
- 핑크수소: 원자력 기반 수전해 방식
3.2. 글로벌 시장 동향
- EU: Hydrogen Backbone으로 2030년까지 유럽 전역 수소 파이프라인 구축
- 일본: 호주 갈탄 기반 블루수소 액화 수입 실증(HySTRA)
- 미국: IRA 기반 청정수소 생산 보조금 확대 ($3/kg 세액공제)
- 한국: 수소도시, 수전해 실증, 연료전지 발전소 등 혼합모델 구축 중
3.3. 기술 과제
- 수전해 장치의 효율성과 수명 확보 필요
- 수소 저장 기술(액화, 고압, 금속수소화물 등) 미흡
- 수소 충전소 구축과 안전 규제 부족
3.4. 경제성 확보 과제
현재 수소 생산 단가는 그레이 수소(기존 화석연료 수소)의 3~5배 수준으로, 청정수소의 가격 경쟁력 확보를 위한 보조금, 세제 혜택, 국제 협력이 필수적입니다.
결론: 기술 포트폴리오 없이는 탄소중립도 없다
2025년 현재, 재생에너지 단독으로는 전체 산업과 전력 부문의 탄소중립을 달성하는 데 한계가 있습니다. 따라서 CCUS, SMR, 청정수소는 기저부하 대응, 고탄소 산업 부문 감축, 수소 인프라 구축 등 각각의 영역에서 역할을 수행하며, 상호 보완적 기술로 작동합니다.
국가는 단순한 기술개발을 넘어, 제도 설계, 민간 투자 유도, 국제표준화 협력, 그리고 국민 수용성 확보까지 아우르는 전방위 전략을 병행해야 하며, 민간 기업도 해당 기술의 조기 실증과 확산을 위해 기술 인재 확보, 공급망 다변화, 탄소회계 연동 등을 동시 추진해야 합니다.
탄소중립의 미래는 단일 기술에 의존하는 것이 아니라, 다양한 기술이 서로 연결된 종합 시스템으로 구현되어야 합니다.