○ 화석연료는 재생에너지 기술과 에너지 효율성을 향상시키기 위한 지속적인 엄청난 노력에도 중단기적으로 유럽 전력생산의 주요 자원으로 남을 것임

○ 탄소 집적 및 저장기술(CO₂ capture and storage, CSS)은 전력생산 부문과 탈 탄소 미래에 화석연료 의존 경제간을 연결하는 중공업에서 발생하는 탄소 배출량을 줄이기 위한 최고 기술 수단 중 하나로 여겨지고 있음

○ 현재 CCS 기술의 핵심 요소는 이미 상용화되고 있으며, EU는 2020-2025로서 CCS 기술의 비용경쟁적인 배치를 가능하게 하고 에너지 집약형 산업분야에서 CCS 기술이 보급되도록 개발에 박차를 가하여 2050년까지 유럽사회에서 탈탄소화를 촉진케하는 SET 계획(European Strategic Energy Technology Plan)의 우선목표로서 CCS 기술을 표방하고 있음

○ 유럽에서 CCS의 대표적인 사례는 탄소 저장소에 파이프라인이나 선박, 집적 탄소를 새로운 인프라 시설로 운반하기 위한 새로운 인프라를 개발이 요구되고 있음. 특히 탄소의 물리적 특성이 천연 가스와는 달라 약간의 기술적인 설계가 필요한 데, 가장 비용효과적인 선택은 임계온도 화씨 32도 이상의 밀도에서 탄소를 운송할 수 있도록 탄소 파이프라인이 설치되어야 함. 이는 기존의 천연가스 파이프라인보다 높은 압력 상황을 고려한 파이프라인 설계가 요구됨

○ 이러한 현실적 문제에도 불구하고 미국은 매년 30Mt의 탄소를 3,900km 파이프라인을 통해 운송하고 있으며, 파이프라인의 대안으로 LPG나 LNG 같은 선박을 이용하는 대안이 고려될 수 있으나, 유럽에서는 파이프라인을 이용한 탄소 운송이 가장 적합한 것으로 알려지고 있음

○ 유럽에서 탄소 운송 인프라를 어떻게 구축할 것인가에 대한 논의는 2가지 견해로 나뉘는 데, CCS 플랜트가 운송비 절감을 위해 잠재적인 저장소 가까이 있어야 한다는 견해와 공공의 안전 등의 다른 요인들을 고려해서 그 입지를 해변 등지로 결정해야 한다는 견해가 있음

○ 또한, 2050년까지 유럽사회의 탈탄소화를 위해 대규모 탄소 인프라 배치는 탄소 저장소와 시설이 전 유럽에 적절하게 잘 배치되어야 한다는 사실을 감안할 때 파이프라인의 확장 건설이 필요할 것으로 판단됨

○ 탄소 수송 인프라 개발을 위한 가장 용이한 방안은 개별 탄소원을 연결하는 많은 파이프라인을 건설하는 것이며, 개별 포집 시설의 운송 요구를 부합하도록 해야 함. 이 방법은 다른 탄소 자원과 건설된 인프라를 공유하고 인프라 확장을 마치 방해하는 것처럼 보일 수 있음. 탄소 자원이 적절한 저장소로부터 멀리 위치하거나 그 규모가 작을 경우는 특히 명백함. 대안적으로 통합된 파이프라인망을 개발하거나 지역 및 국가 수준으로 계획하고 건설하며, 경제 규모의 이익을 창출하기 위해 다중 탄소자원의 수송수요를 맞춰 확장하는 것이 필요함

○ 초 유럽망 개발을 위해

- 탄소 배출원과 흡수원의 위치와 중장기적으로 수송되어야 하는 예상 탄소량을 고려한 적정 설계에 대한 사전계획

- 초유럽 통합망이 국제 규모를 갖출 수 있도록 국가 기관들 간 조율

- 투자기간 동안 추가적인 탄소자원 연계를 예상할 때 초유럽 파이프라인망이 적정 용량이하로 운용될 경우 경제적 지원위한 정책적 개입

- 유럽의 탄소 수송 가능한 개발 등 다른 연구방법이 필요함

○ 이 보고서는 2015-2050간 전유럽 탄소 운송망의 영향평가와 잠재적 발전방안에 대해 기술하고 있으며, 광역적이고 장기적인 관점에서의 분석결과를 직설적으로 언급하고 있음. 이 분석은 탄소망의 범위 추정과 요구되는 투자망, 국제적인 통찰력 등에 대해 수행되었음

○ 결론적으로 예측되는 결과들이 적절한 방법론에 기초를 두고 있으나, 장기적 분석 관점, CCS 배치 계획과 연대기적 계획의 불확실성, 탄소저장시설에 대한 정확한 자료의 부족과 파이프라인 건설비의 다양성 등 전제된 가정들에 대한 의존도가 높음. 그러나 개발된 방법론은 다양한 전제조건 하에서 미래 예측에 적절한 초유럽 탄소망 개발 평가에 용이하게 적용될 수 있을 것으로 판단됨

○ 연구방법

- 유럽에서의 최적의 탄소 수송망을 결정하고 시간에 따른 그 발전 추이를 결정하기 위하여 최저 비용으로 적절한 저장소로 일정량의 탄소를 수송하기 위한 운송망 구성을 결정하는 데 있음

○ 4단계 연구방법

- 1단계: 탄소 배출원과 흡수원 클러스터링(clustering) 및 인지

- 2단계: 포집된 탄소 배출과 저장 용량 증가에 대한 전제

- 3단계: 노드간 잠재적 파이프라인의 연계

- 4단계: 최적의 수송망 선정과 시간추이에 따른 발전

○ 전제조건

■ 전반적인 전제조건

- 이 연구는 27개 EU 회원국을 대상으로 하며, 노르웨이는 저장소에 관해서는 분석하되 탄소 배출원은 고려치 않음

- 연구의 시간적 범위는 2050년이며, 2015, 2020, 2025, 2030년에 중간 평가를 수행

■ 1단계 전제조건

- 탄소 저장시설의 위치와 용량에 관한 정보는 6차 EU FPRD(Framework Programme for Research and Development)의 연구프로젝트에서 구축된 GeoCapacity 데이터베이스로부터 획득되었으며, 수행된 저장시설의 수학적인 클러스터링(clustering) 방식은 최근접 클러스터 센터에서 50km에 위치하도록 클러스터 센터 입지를 최적화 함

- 해변 대수층의 탄소 저장시설은 EU에서 구체화되지 않고 있으나, 독일, 폴란드, 스페인에서 추진하고 있는 3가지 사례가 있음. 이들 대수층은 해당 CCS EEPR(European Energy Programme for Recovery) 플랜트와 동일한 노드에 있는 클러스터된 자원들만 탄소를 저장하게 될 것임

- 2050년까지 클러스터된 저장시설처럼, GeoCapacity와 EPER 배출 데이터베이스로부터 얻어진 것처럼 탄소자원 노드는 현재 모든 탄소 배출원에 수학적 클러스터링 알고리즘을 적용하여 결정될 것임. 이 방식은 미래 탄소 포집플랜트가 탄소배출 클러스터에 이미 포함된 지역에 입지한다는 전제하에 있음을 의미함

- 클러스터링을 통해 57개 탄소 자원노드, 24개 탄화수소 저장시설노드, 19개 대수층 저장시설 노드 등이 분석에 사용되었음. 또한 탄소 저장소로 보이는 탄전 1곳을 포함하여 총 101개의 노드를 이용함

■ 2단계 전제조건

- 각 저장시설의 탄소저장용량은 클러스터의 모든 저장시설의 용량의 총합임

- 2030년까지 국가 당 포집된 탄소량은 2009년 PRIMES 시나리오 갱신판을 기준으로 함

- PRIMES에서는 국가 당 포집된 탄소의 총량만을 제공하므로 포집 탄소의 자원의 지리학적 위치가 고려되어야 함

■ 3단계 전제조건

- 파이프라인 투자비용은 2010 EURO로 산정되며, 가능한 탄소 파이프라인 비용추정의 통계학적 분석에 근거함

- 운반선에 의한 탄소 수송은 핀란드와 덴마크, 사이프러스(Cyprus)와 그리스간의 파이프라인 건설이 비실용적인 지역에서 활용함. 선적비용은 산업용의 경우 기본적인 선적비용을 기초로 함

- 국가 간 탄소수송은 2020년 후에 시작됨

■ 4단계 전제조건

- 7.5%의 절감효과가 예상되며, 이는 일반적으로 투자대비 10%의 일반적인 수준으로서 비용편익분석에 따른 EU 절감율은 5%로 예상됨

○ 결론

- PRIMES 모델의 2009 기준 시나리오에 기술된 것처럼, CCS의 대규모 배치를 위한 초유럽 탄소운송망 구축을 위한 모델 기반 최적화 결과를 보여주고 있음. 시간 에 따른 운송망 배치에 대한 주요 그림은 다음과 같음. 2030년까지 점진적인 운송망 규모는 8800km, 투자액은 90억 euro까지 확대될 것이며, 2050년까지 단계적 발전을 위한 투자 누산액은 약 290억 euro에 이를 것으로 예상됨

- 이는 상대적으로 보수적인 CCS 배치 시나리오에 기초한 것으로 2050년 포집 탄소량은 2050년까지 유럽사회의 탈산소화 계획에 못 미치고 있음. 따라서 전력 및 산업 부문에서의 탄소 배출량을 모두 포집할 필요가 있으며, 이러한 시나리오를 통해 2050년까지 탈탄소화 사회에 대한 EU의 비전을 달성할 수 있을 것임

- 유럽이 탄소 수송에 대한 비용을 최소 비용의 최적화 모델을 성취한다는 전제하에 분석을 통해 유럽의 이익을 강조하고 있음. 다음의 그래프는 국가 간 탄소수송망에 참가하는 국가들의 수와 국가 간 연결망 수를 요약하고 있으며, 2030년까지 16개 유럽국가들이 국가 간 탄소 운송망에 동참할 것으로 기대됨. 그러므로 국제적인 협조는 초유럽 탄소 수송망의 배치를 위해 필수적임

▣ 원문제목 : The evolution of the extent and the investment requirements of a trans-European CO2 transport network