# 왜 LCRI인가?
에너지 경제 전반에 걸쳐 탄소 감소를 달성하는 데 어려움과 격차를 해결하기 위해 EPRI(미국 전력 연구소)와 GTI 에너지는 LCRI(저탄소 자원 이니셔티브)를 만들었습니다. LCRI는 에너지 경제 전반에 걸쳐 생산, 저장, 전달 및 사용을 가능하게 하는 AEC(대체 에너지 운반체) 및 수소, 암모니아, 바이오 연료(재생 가능한 천연 가스(RNG) 포함) 및 합성 연료와 같은 저탄소 연료의 가치 사슬과 연구, 개발 및 실증(RD&D)에 중점을 둡니다[1]. 이러한 에너지 운반체/연료는 21세기 중반까지 경제 전반의 탈탄소화를 위한 적절한 방법을 가능하게 하는 데 필요합니다. 이 5년 간의 글로벌 협력으로 유망한 기술의 근본적인 개발을 식별하고 가속화할 것입니다. 핵심 기술 및 프로세스의 성능을 입증하고 평가하여 가능한 개선 방향을 식별합니다. 저탄소 미래를 향한 기술 옵션과 잠재적 방법에 대해 주요 이해관계자와 대중에게 알립니다.
국가, 도시 및 기업이 주도하는 전 세계적으로 경제의 모든 부문을 탈탄소화하고 21세기 중반에 NZE(순 배출 제로)[2]를 달성하기 위한 추진력이 증가하고 있습니다. 2020년 10월 현재 전 세계 826개 도시, 103개 지역, 1,565개 기업이 NZE 달성을 서약했습니다. 그리고 그 수는 2019년 말 이후 대략 두 배 증가했습니다(New Climate 2020). 2020년 9월, 총 배출량 기준으로 세계 최대 오염국인 중국은 2060년까지 탄소 중립국이 될 계획이라고 발표했습니다(McGrath 2020). 중국 발표에 이어, 일본과 한국은 모두 2050년까지 NZE를 달성하기를 원한다고 발표했습니다(PM of Japan 2020; Reuters 2020). 전 세계적으로, 유럽 연합은 2020년 초에 비슷한 의사를 발표했습니다(European Commission 2020). 미국에서는 2021년 바이든 행정부에서 유사한 목표를 이행하겠다고 발표했습니다(The White House 2021). 총 배출량의 약 63%를 담당하는 127개국이 현재 순 배출 제로 목표를 고려 중이거나 채택했습니다(New Climate Institute and Climate Analytics 2020).
해당 정부가 이러한 목표를 설정하는 동안 다양한 부문을 대표하고 전 세계에 위치한 많은 대기업도 NZE를 약속했습니다. 이러한 기업에는 Total(Total 2020), Repsol(Repsol 2019), BP(BP 2020) 및 Shell(Shell 2021)과 같은 전기/가스 시설 및 주요 석유 생산업체, British Airways, Iberia, Qantas, Japan Airlines 및 Finnair(oneworld 2020)와 같은 대형 항공사, Apple (Apple 2020), Google (Google 2020), Facebook (Facebook 2021) 및 Microsoft (Microsoft 2020)를 포함한 주요 기술 회사, Amazon (Amazon 2021), Walmart (Walmart 2020) 및 Ford (Ford 2020)와 같은 소매업체가 있습니다. 이러한 목표를 달성하기 위한 일정과 세부 사항은 기업마다 매우 다릅니다. 하지만, 다양한 분야에서 해당 목표를 발표하는 기업이 있다는 것은 다양한 경제 부문에서 매우 큰 기업 중 다수가 NZE 미래로의 전환에 대한 필요성과 가치를 모두 알고 있음을 보여줍니다.
LCRI 스폰서 성명서
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이러한 서약에도 불구하고 정부와 기업 모두가 이러한 목표를 달성하는 방법에 대한 자세한 계획을 아직 발표하지 않았습니다. 또한, 이들 중 많은 사람들이 에너지 효율성 및 재생 에너지 배치와 관련된 초기 단계를 수행한 후 완전히 탈탄소화하는 방법을 모른다고 솔직하게 말합니다. 이것은 21세기 중반까지 NZE를 달성하는 것이 어려울 것이며 탈탄소화하기 어려운 에너지 수요 및 경제 부문에 초점을 맞춘 추가 연구 및 개발(R&D)이 필요하다는 것을 암묵적으로 보여줍니다. 각 기업마다 기본적인 경제, 환경 및 사회학적 조건에 상당한 차이가 있기 때문에, 각 지역, 국가 및/또는 기업이 다양한 옵션 중에서 선택할 수 있는 NZE를 달성하기 위한 다양한 잠재적 방향 집합이 필요합니다.
이 연구 비전에서는 LCRI의 기술 소위원회(TSC)의 연구 결과와 결합하여 기술 요구 사항을 식별하고, 진행 중인 노력의 현재 상태를 특성화하고, LCRI 조치 및 투자를 추진하기 위해 남아 있는 격차를 식별합니다. 그래서 이 연구 비전은 동적인 문서이며 LCRI 하의 연구와 광범위한 에너지 커뮤니티의 발전을 기반으로 하는 이 5년 간의 노력에 걸쳐 매년 업데이트될 것입니다.
# 저탄소 에너지 경제 비전
2050년까지 경제 전반에 걸쳐 순 배출 제로를 달성하려면 안전하고 저렴하며 신뢰할 수 있는 에너지 전환을 가속화하고 다양한 청정 에너지 기술 및 옵션을 발전시켜야 합니다.
EPRI와 GTI는 21세기 중반까지 에너지 경제 전반에 걸친 탈탄소화를 지원하기 위해 대체 에너지 운반체의 배치 방법을 평가하기 위해 LCRI를 만들었습니다.
LCRI는 탈탄소화되고 소비자 중심적이며 지속 가능하고 탄력적인 미래 글로벌 에너지 시스템의 비전에 초점을 맞추고 있습니다.
# 에너지 경제 전반에 걸쳐 순 배출 제로 달성
이산화탄소(CO2) 및 기타 온실 가스(GHG)[3] 배출량을 줄이기 위한 최종 상태를 정의하는 것은 미래 목표 달성을 위한 우선순위를 설정하는 데 중요합니다. 탈탄소화를 설명하기 위해 일반적으로 세 가지 조건이 사용되며 각각의 의미와 의도를 구별하고 명확히 하는 것이 중요합니다. 이러한 조건은 기준선에서 감소, 순 배출 제로 및 CO2 배출량 제로입니다. 그리고 LCRI는 주로 순 배출 제로 시나리오에 중점을 둡니다.
인류가 21세기에 에너지를 사용하는 방식과 사용 가능한 탄소 감소 기술에 대한 다양한 가정을 기반으로 에너지 관련 NZE를 달성하기 위한 많은 가능한 방법을 연구에서 확인했습니다. 이러한 가정은 미래 인구 수준 추정치, 경제성장 추세 및 소득 수렴 추세, 미래 에너지 수요 추정치, 행동 변화 및 기술 진보에 기반을 두고 있습니다. 또한, 개별 국가 또는 지역에서는 청정 에너지 자원에 대한 접근 방식과 에너지 요구 사항이 다릅니다. 이러한 문제 때문에 NZE에 도달하기 위한 최상의 단일 전략은 없습니다. 그러나 특정 변환은 많은 방법과 지역에 적용될 수 있습니다.
# 변환 1: 에너지 효율
대부분의 NZE 시나리오에서는 경제 전반에 걸쳐 더 큰 에너지 효율성을 포함합니다. EPRI 연구에서는 효율성의 네 가지 물결, 즉 정부 표준(예: 장비 또는 차량 효율성), 시설 프로그램(경제적 효율성 달성을 위한 장벽 극복), 가전제품의 급속한 발전으로 인한 기술 유출 및 지능형 자동화(EPRI 2019)를 설명합니다. 전 세계 선진국의 전기 및 가스 시설에서는 배출 감소 방법으로 에너지 효율성을 실현할 수 있는 기회를 보여주었습니다. 지난 20년 동안, 이러한 효율성 조치가 시행되지 않았을 경우에 비해 미국에서만 전기 소비가 50TWh(테라와트시)가 넘게 감소했습니다. 그리고 그림 1에서 볼 수 있듯이 향후 수십 년 동안 수백 TWh의 추가 절감 가능성이 있습니다.
이와 유사하게, 천연가스 활용의 효율성을 높이기 위한 노력은 가스 분배 시스템 전반에 걸쳐 천연가스 누출을 줄이면서 효율이 향상된 새로운 기술의 발전 및 개조를 통해 에너지 효율을 높이는 데 중점을 두고 있습니다. 이러한 노력을 통해 북미 천연 가스 시설에서는 2018년에 4억 2,500만 섬(42조 5천억 Btu)을 절약했으며, 225만 MMt(미터톤)의 CO2 배출량을 줄인 것으로 추정됩니다.
2030년까지 천연 가스 부문 전반에서 에너지 효율로 인한 최대 기술적 절약 가능성은 효율성 노력이 결여된 예상 수요보다 약 26% 낮은 것으로 추정됩니다. 이는 연간 2%의 효율성 향상에 해당합니다. 이러한 잠재적 절감의 출처는 그림 2(ACEEE 2017)에 나와 있습니다. 기술적 잠재적 추정치와 마찬가지로 실현 가능한 절감 효과는 적을 수 있지만, 효율성만으로 달성할 수 있는 비용 상한선이 설정됩니다.
# 변환 2: 청정 에너지 생산 및 전달
청정 에너지 전력원의 보급 증가는 이미 전 세계적으로 진행되고 있으며, 비용 감소에 따라 증가할 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 그림 3은 IPCC(기후 변화에 관한 정부간 협의체) 특별 보고서인 Global Warming of 1.5°C(IPCC 2018) 시나리오의 하위 집합에서 재생 가능 에너지(주로 풍력, 태양광 발전(PV) 및 수력 발전) 및 화석 연료(주로 천연 가스 및 석탄)에 의해 생성될 것으로 예상되는 전기 비율을 중앙값이 있는 범위로 보여줍니다. 이러한 결과가 도출된 시나리오는 해당 목표의 오버슈팅이 없거나 낮은 수준[4]으로 지구 온도 상승을 1.5°C로 제한할 것으로 예상되는 배출 방법이 있는 시나리오입니다. 일반적으로, 이러한 40개 이상의 시나리오의 결과는 화석 연료의 사용이 크게 감소하고, 원자력 발전은 대체로 일정하게 유지되며, 태양광 발전 및 풍력 배치의 성장을 통해 재생 에너지의 증가를 보여줍니다.
풍력 및 태양광 발전에 대한 의존도를 높이려면 전기 인프라의 용량과 유연성을 높이고 발전의 고유한 가변성과 화석 연료에 의해 현재 지원되는 확실한 용량 및 신뢰성 서비스(예: 전압 규제)의 손실을 해결하기 위한 투자가 이루어져야 합니다. 이러한 유연성을 제공하기 위해, 대부분의 NZE 시나리오에서는 전력망의 스토리지 양이 크게 증가할 것으로 예상합니다. 예를 들어, 2019년 현재 미국 전기 시스템에는 약 22GW(기가와트)의 양수 수력 저장 장치, 1GW의 배터리 저장 장치, 0.5GW의 다양한 기타 에너지 저장 장치 기술(EIA 2020b)이 있습니다. 그러나, 향후 15년 동안 단기 유연성을 제공하기 위해 20~100 GW 이상의 2~4시간 배터리가 추가로 구축될 것으로 예상됩니다(EPRI 2021a). 또한, 저탄소, 원자력 발전의 확실한 용량은 많은 시나리오에서 예상되며, 이는 오늘날의 원자력 함대에 대한 운영 라이선스 연장의 가치와 향후 수십 년 동안의 차세대 기술 배치의 가치를 강조합니다. 마지막으로, 저탄소 확실한 용량과 유연성의 추가 소스를 제공하기 위해 그리고 고부하 또는 저재생 발전 생산 기간 동안 격차를 메우기 위해서 바이오 에너지, 수소 및/또는 천연 가스와 탄소 포집 및 저장(CCS)을 조합하여 생산된 전기가 필요할 수 있습니다.
송전 및 배전 시스템을 업그레이드하는 데에도 투자가 필요합니다. 재생 에너지와 기타 청정 자원을 연결하고 로드 밸런싱 영역을 확대하기 위해 송전 능력의 추가 및 업그레이드가 필요하며, 재생 가능한 세대 점유율이 증가함에 따라 지리적 다양성을 사용하여 가변성을 해결할 수 있습니다. 개인 차량 및 차량 충전의 성장을 지원하고, 분산 에너지 자원(루프탑 PV 및 가정용 배터리 등)을 효과적으로 활용할 수 있도록 하며, 수요 측면의 유연성을 위한 옵션을 확장하고, 안정성, 복원력 및 운영 중단에 대한 신속한 대응 시스템 인식을 높이기 위해 배전 투자가 필요합니다.
천연가스의 생산과 공급에서도 배출량 감소가 개선되고 있습니다. 2018년 미국의 천연 가스 시스템(최종 연소 제외)의 총 GHG 배출량은 174.9 MMt CO2e(이산화탄소 환산량)이었습니다. 대기 중 메탄(CH4)의 누출은 이러한 배출의 단일 요소 중 가장 큽니다(U.S. EPA 2020). 그림 4와 같이 시설 및 파이프라인 시스템의 현대화의 결과로 이러한 배출량을 줄이는 데 있어 이미 상당한 진전이 이루어졌습니다. 그리고 추가적인 누출 감소는 가까운 시일 내에 천연 가스 에너지 공급에서 발생하는 GHG 배출량을 지속적으로 감소시키는 데 있어 중요한 요소로 남아 있습니다. 이를 위해 생산업체에서 최종 사용자에게 천연 가스를 공급하는 데 주로 책임이 있는 여러 미국 LDC(현지 유통업체)가 CH4 감축 목표를 이미 발표했습니다.
LDC가 CH4 배출을 줄이기 위해 취해온 접근 방식은 다음과 같습니다.
오래된 인프라(장비 및 파이프라인)의 누출률이 더 높은 경향이 있기 때문에 인프라의 현대화를 진행합니다.
향상된 누출 감지 및 수리 기능을 구현하여 보다 빈번한 표적 파이프라인 누출 조사를 수행하고, 향상된 이미징 기술(예: 열 카메라) 및 알려지지 않은 누출을 발견하기 위한 더 민감한 감지 장치를 비롯한 누출 감지 기술을 채택합니다.
파이프라인 파열 중에 방출되는 가스 포획과 같은 모범 사례의 채택과 계약자와 주택 소유자가 야기하는 파이프라인 손상("굴착")을 줄이기 위한 프로그램의 시행을 포함한 운영 관행을 개선합니다.
패킹, 씰, 통풍구 및 기타 위치에서 배출되는 가스를 포착하고 포착한 가스를 가스 시스템으로 재주입합니다.
LDC가 업스트림에서 보다 낮은 CH4 배출 프로파일로 생산, 처리 및 운송되는 천연 가스를 확인할 수 있는 가스 조달 표준을 채택합니다.
# 변환 3: 효율적인 전기화
전력 생산의 탈탄소화는 일반적으로 상당한 전기화에 의존하는 배출 감소 전략에서 필요한 이전 단계이지만, 추가 그리드 탈탄소화 없이 전기화를 통해 배출량을 줄일 수 있는 응용 분야가 있습니다. 전기화의 초기 적용 예는 다음과 같습니다(아래 IEA 2020c의 예와 예측).
전기 승용차는 화석 기반 전기로 작동하더라도 내연기관을 장착한 동급 자동차보다 배기 가스 배출량이 적습니다. 그리고 청정 에너지로 구동하면 배출 가스를 완전히 제거할 수 있습니다.[5] 소유권 경제, 주행 패턴, 자동차 소유 동향 및 EV 가격 하락에 따라 2030년에 전 세계에서 판매되는 신차 중 절반 이상이 전기 자동차일 것으로 예상됩니다(2020년의 약 2%에서 증가한 수치).
주거 분야에서는 2030년에 전 세계적으로 1억 가구 이상이 천연 가스나 석유 대신 전기 열 펌프로 난방할 것으로 예상됩니다.
업계에서 열 펌프를 사용하여 저온 열을 발생시키는 것은 기존 보일러보다 최대 5배 더 효율적입니다. 전 세계적으로 산업용 저온 열(100 °C 미만)의 약 1/3이 전기 열 펌프를 통해 2030년까지 전기화될 것으로 예상됩니다.
대부분의 NZE 시나리오에서는 최종 에너지 소비량에서 전기의 비중이 크게 증가할 것으로 예측하고 있습니다. 그림 5는 IPCC 특별 보고서 ‘Global Warming of 1.5°C’의 2020년부터 2050년까지의 전 세계 최종 에너지 점유율 예측치를 중앙값 범위로 보여줍니다. 해당 목표의 오버슈팅이 없거나 낮은 1.5°C를 충족하는 시나리오입니다(IPCC 2018). 그림에서 볼 수 있듯이, NZE를 달성하기 위해 최종 에너지의 약 40%가 전기로 전달될 것으로 예상하는 중앙값 시나리오와 함께 각 시나리오에서는 전력의 점유율이 증가하는 것을 상정하고 있습니다.
# 변환 4: 많은 양의 탄소 감소
처음 세 가지 변환은 GHG 배출량 감소를 시작하는 가장 쉽고 비용 효율적인 단계가 가능한 한 다른 경제 부문에서 에너지 효율과 전기화를 구현하면서 석탄, 나중에는 천연 가스로 생산하는 전기를 재생 에너지 및 기타 저탄소 에너지원으로 대체하는 것이라는 일반적인 합의를 나타냅니다. 그러나 이러한 각 접근 방식은 진행됨에 따라 점점 더 어려워집니다. 에너지는 여전히 사용되어야 하고, 재생 가능한 자원의 간헐성 때문에 높은 보급률에서 에너지 신뢰성을 보장하는 비용을 점점 더 많이 듭니다. 그리고 전기를 공급하는 데 엄청나게 비싸거나 어떤 경우에는 전기를 전혀 공급할 수 없는 운반 및 산업에서의 많은 적용 분야가 있습니다.
# 대체 에너지 운반체
탈탄소화하기 어려운 부문을 해결하고 다른 부문에서 탄소 감소를 크게 달성할 수 있는 솔루션이 필요합니다. 수소, 암모니아, 바이오 연료 및 합성 연료와 같은 AEC[6]는 이러한 요구를 충족시킬 수 있습니다. 정의상, AEC는 에너지원이 아니라, 에너지를 더 쉽게 운반 및/또는 저장하기 위해 다른 에너지원을 전환하여 생성된 분자입니다. 이러한 AEC는 일반적으로 저탄소 또는 무탄소 자원, CCS가 가능한 화석 연료 또는 생성된 운반체가 저탄소 또는 탄소 중립이 되도록 하는 생물학적 자원에서 생성된 전기에서 생성될 수 있습니다. 이러한 AEC의 예와 개발 상태 및 잠재적 용도는 다음과 같습니다.
수소는 이미 연간 70MMt 이상의 시장을 형성하고 있지만, 이 기존 시장에서 대부분 에너지 운반체가 아닌 산업 목적으로 사용됩니다. 그리고 현재 수소 생산의 99% 이상이 탄소 포집이 없는 화석 공급원에서 발생하므로 연간 830MMt의 배출량이 발생합니다(IEA 2019b). 그러나 수소 자체는 사용 시 탄소를 배출하지 않고 장기간 저장이 가능하며 장거리 운송이 가능합니다. 이는 저탄소 미래의 3가지 매력적인 속성입니다. CCS를 사용한 전기분해 또는 화석 연료로부터 청정 수소 생산에 대한 상당한 연구가 있었으며, 현재 연료 전지 승용차 및 지게차와 같이 수소를 에너지 운반체로 사용하는 초기 상용 단계에 있습니다. 하지만, 생산 및 운송 분야에서는 여전히 기술 발전이 필요한 하며 최종 사용 적용 분야는 확장 및 비용 절감을 위해 현재 시장 이상으로 확장되어야 합니다. 또한 수소는 암모니아, **SNG(합성 천연 가스)**또는 기타 합성 연료와 같은 다른 잠재적 AEC에 필요한 공급 원료 역할을 합니다. 이는 추가 비용과 전환 과정에서 추가적인 에너지 손실로 깨끗한 수소에서 생성될 수 있지만, 연료 전달 및 사용 용이성과 같은 이점이 있어 특정 응용 분야에 대한 추가 생산 비용을 능가할 수 있습니다.
바이오 연료는 오늘날 가장 널리 사용되는 AEC입니다. 에탄올은 가장 잘 알려진 바이오 연료이며 1980년대부터 자동차 연료 공급에 혼합되어 왔습니다. 오늘날 미국 옥수수 면적의 40%가 에탄올을 공급하기 위해 사용되고 있습니다. RNG 또한 널리 사용되는 유명한 바이오 연료입니다. 오늘날 대부분의 RNG는 비위험 매립지, 낙농장 또는 돼지 농장, 폐수 처리장, 음식물 폐기물 처리 시설에서 유기물 분해로 방출되는 가스를 수집하고 처리함으로써 생산되며, RNG는 전용 생산 시설에서도 생산되기도 합니다. 바이오 연료는 새로운 연료로 응용 분야를 전환하는 데 어려움을 겪지 않을 수 있는 이른바 드롭인 연료를 개발할 수 있는 방향을 제공합니다(예: 군용 항공). 바이오 연료 옵션을 평가할 때, 연료의 생산과 잠재적 사회적 균형(예: 식품과 임산물 영향)으로 인한 배출량을 평가할 필요가 있습니다. 모든 탈탄소화 전략과 마찬가지로 기후 및 기타 사회적 목표 달성의 균형을 맞출 필요가 있습니다.
대부분의 NZE 시나리오에서 수소와 바이오 연료는 중요한 역할을 합니다. 그림 6은 Shell Sky 시나리오(Shell 2018)에서 시간이 지남에 따라 수소 및 다양한 바이오 소스가 전 세계적으로 전달하는 예상 최종 에너지 양을 보여줍니다.[7] 그림에서 볼 수 있듯이 수소 사용은 새로운 바이오 소스와 함께 크게 증가하는 반면, "전통적인" 바이오매스 사용은 여객 운송 부문의 예상되는 전기화로 인해 크게 하락할 것입니다. 이러한 AEC의 향후 예상 용도는 기존 인프라를 활용할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 이는 동일한 분자(예: SNG, RNG) 또는 기존 인프라를 AEC 용도로 전환할 수 있기 때문입니다(예: 수소 혼합이 있는 천연 가스 네트워크 또는 순수 수소 사용을 위해 완전히 전환된 천연 가스 네트워크, 수소 또는 암모니아를 연료로 사용하기 위한 천연 가스 터빈의 전환). 이러한 기존 인프라 활용은 궁극적으로 비용을 절감하고 NZE 달성 기간을 단축할 수 있습니다. 그러나, AEC 사용을 통한 기존 인프라의 전환을 위한 재료 상호작용, 안전 및 운영, 연소 특성에 대한 상당한 연구가 여전히 필요합니다.
# 탄소 네거티브 기술
비록 AEC가 탄소를 제거하기가 어려운 많은 경제 분야에 대한 잠재적인 해결책이지만, 여전히 경제적으로 탄소를 제거하지 못하는 에너지 응용 분야가 있을 수 있습니다. 게다가, 탈탄소화 솔루션이 없을 수 있는, 주로 농업 부문[8]에서 인간 활동으로 인한 비에너지 배출이 있습니다. 따라서, 경제를 완전히 탈탄소화하기 위해서는 DAC(직접 포집) 또는 BECCS(탄소 포집 및 저장 바이오 에너지)와 같은 탄소 네거티브 기술이 필요할 수 있습니다.
CCS는 바이오 에너지 또는 DAC와 결합할 때 대기에서 CO2를 제거하는 능력과 함께 발전 및 산업 응용 분야에서 화석 연료 배출을 제한하기 위해 채울 수 있는 다양한 역할을 기반으로 하는 많은 NZE 시나리오에서 중요한 역할을 합니다. 향후 30년 동안 CCS의 중요도는 이러한 역할 사이에서 바뀔 수 있습니다. 가까운 장래에 CCS의 초점은 주로 기존 화석 화력 발전소 및 산업 공정에서 발생하는 배출량을 줄이는 것입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 CCS의 중요도는 화석 연료 사용에서 배출을 포착하는 것에서 BECCS 또는 DAC의 사용으로 바뀔 수 있습니다[9]. 오버슈팅이 없거나 제한된 IPCC 1.5°C 방법을 통해 CCS로 NZE를 달성하는 데 있어 중요한 예로서, 2050년까지 저장된 누적 CO2는 0에서 300Gt(기가톤)까지이며, 포획 및 저장된 바이오매스의 CO2는 최대 140Gt까지입니다(IPCC 2018).
2017년부터 30개 이상의 새로운 통합 CCUS(탄소 포집, 활용 및 저장)[10] 시설에 대한 계획이 발표되었습니다. 대다수는 미국과 유럽에 있지만 이 프로젝트는 호주, 중국, 한국, 중동 및 뉴질랜드에서도 계획되어 있습니다. 이 모든 프로젝트가 진행된다면 전 세계 CO2 포집 용량은 3배 이상 증가하여 연간 약 130MMt이 됩니다(IEA 2020b). DAC 및 BECCS는 화석 연료 연소 CCS와 유사한 CCS 프로세스를 사용하지만 특정 탄소 포집 물질에 대한 수정이 필요할 수 있습니다. 이는 이러한 플랜트에서 얻은 학습이 궁극적으로 DAC 및 BECCS에 적용될 수 있음을 의미합니다. 또한 BECCS 및 DAC는 여전히 신흥 기술로 크게 간주되지만, 지금도 여러 곳에 배포되고 있습니다. 현재 전 세계적으로 여러 BECCS 시설이 운영되고 있으며 유럽, 미국 및 캐나다에서 10개 이상의 DAC 플랜트가 운영 중이거나 건설 중입니다. 그러나, 이러한 다양한 응용 분야에 특화된 적절한 탄소 포집 기술을 식별하는 것(흡입량의 CO2 농도 차이로 인해), 이러한 기술을 확장하고 비용을 광범위하게 절감하는 것, 그리고 이러한 기술에 추가 가치를 제공하고 비용의 일부를 상쇄할 탄소 가치 평가 노력에 대한 상당한 연구가 여전히 필요합니다.
# 순 배출 제로의 미래
NZE를 달성하기 위한 접근 방식에는 몇 가지 공통적인 주제가 있지만, 경제 전반의 탈탄소화를 가능하게 하기 위해서는 다양한 방법이 필요합니다. 이러한 차이를 시각화하는 한 가지 방법은 IPCC 특별 보고서 ‘Global Warming of 1.5°C’에서 설명한 바와 같이 모델별로 여러 배출량 예측을 검토하는 것입니다(IPCC 2018). 이러한 배출 방법은 해당 목표의 오버슈팅이 없거나 낮은 수준에서 지구 온도 상승을 1.5°C로 제한할 것으로 예상됩니다. 이러한 시나리오에서 연간 배출량의 범위는 그림 7에 나와 있습니다. 이러한 시나리오에서 NZE를 달성하는 다양한 사례는 NZE가 달성되는 방법이 아직 명확하지 않지만, 목표 달성을 위한 몇 가지 잠재적인 방법이 있다는 점을 더욱 강조합니다.
NZE를 달성하는 방법이 불확실하고 다양할 수 있지만 NZE의 달성이 에너지 부문을 변화시킬 것이라는 점은 분명합니다. 전기 발전의 추세와 유사하게, 화석 연료의 사용이 감소하는 동안 재생 가능 에너지의 최종 에너지 점유율은 NZE 미래에는 상당히 증가할 것으로 예상됩니다. 그림 8은 오버슈팅이 낮거나 없는 40개 이상의 IPCC 1.5°C 시나리오에서 예상되는 최종 에너지 연료 자원을 중앙값 범위로 보여줍니다(IPCC 2018). 나머지 더 적은 양의 화석 에너지는 CCS와 탄소 네거티브 기술의 적용을 통해서만 가능합니다.
이러한 예상 NZE 에너지 믹스는 AEC, CCS 및 탄소 네거티브 기술의 성능과 비용이 사회가 만족할 만한 수준으로 감소될 때만 실현될 수 있습니다. 이는 정해진 것이 아니며, 이러한 필요한 기술을 소비자가 요구하는 에너지 서비스와 신뢰성을 제공할 수 있는 상태로 만들기 위한 상당한 노력이 필요합니다. 이 문서의 나머지 부분에서는 응용 분야를 탈탄소화하기 어렵게 만드는 특성을 강조하고 지역, 국가 및 회사가 NZE 약속을 충족할 수 있도록 시간 내에 비용 및 성능 목표를 달성하는 데 필요한 과제와 연구를 제시합니다.
저탄소 AEC에 대한 추가 정보는 EPRI 보고서 An Introduction to Low-Carbon Fuels, 제품 번호 3002020041 (opens new window)에서 찾을 수 있습니다. ↩︎
이 문서에서 배출이라는 단어는 수증기를 제외한 온실 가스의 방출로 정의됩니다. 온실 가스에 대한 추가 배경 정보는 부록 A를 참조하십시오. ↩︎
CO2 배출량을 줄이는 것이 LCRI 비전의 핵심이지만 다른 GHG 및 환경 측면도 고려하고 있습니다. GHG에 대한 추가 논의 사항이 부록 A에 포함되어 있습니다. ↩︎
오버슈팅은 목표 온난화 양(이 경우 1.5°C)에 해당하는 배출량을 초과하도록 허용하는 것을 말합니다. 이는 온난화가 일시적으로 그 목표를 초과할 것이지만 목표는 나중에 대기에서 CO2를 제거함으로써 궁극적으로 달성된다는 것을 의미합니다. ↩︎
배기 가스 제거에 관한 이 후자의 설명은 주행 중인 자동차의 배기 가스를 나타냅니다. 자동차 제조와 관련된 배기 가스가 여전히 있을 수 있습니다. ↩︎
저탄소 연료라고도 합니다. ↩︎
Shell Sky 시나리오는 NZE 시나리오이지만 2070년까지 NZE에 도달하지 않습니다. ↩︎
다양한 응용 분야에 대한 CO2 활용은 종종 CO2 포집 기술의 중요한 원동력으로 여겨집니다. ↩︎
CCUS는 CO2의 활용이 통합된 CCS입니다. ↩︎