[ 목 차 ]

1. 개요

2. 탄소중립과 메탄 전환기술

3. 메탄 전환 관련 석유화학 산업 동향

4. 국내외 정책 동향 및 제언

□ ‌ ‌ 현재 인류가 사용하는 에너지 중 화석연료에 기인한 부분이 전체 사용량의 85% 이상을 차지 하며, 18세기 중엽 시작된 1차 산업혁명부터 최근까지 석탄과 석유를 주요 동력으로 활용 화석연료는 약 3억 5천만 년 전에서 5백만 년 전 사이 고생물의 유해가 퇴적물과 함께 묻혀 열과 압력을 받으며 석탄, 석유, 천연가스 등의 형태로 변화한 형태 기후변화와 4차 산업혁명에 대응해야하는 현 시점에서는 석유에 기반하던 기존 산업에 인한 온실가스 배출문제 해결과 석유 다음의(post-oil) 시대 도래에 대한 대비가 필요 전 세계적으로 탄소중립 2050 목표 달성을 위한 움직임이 활발한 가운데, 지구 평균온도 상승 폭을 1.5℃ 이내로 제한하기 위한 다각적 연구가 진행되고 있으며 제도 개선 등이 추진 중 □ ‌ ‌ 지구온난화의 주요 원인으로 지목되고 있는 이산화탄소를 제거하기 위해 방출된 이산화 탄소를 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage; CCS) 하거나, 방출량을 줄이거나 포집된 이산화탄소를 직접 또는 전환하여 제품으로 활용하는 (Carbon Capture and Utilization; CCU) 기술이 전 세계적으로 활발히 진행 중 김희연 | 한국에너지기술연구원 에너지소재연구실 책임연구원 01 개요 대표적 온실가스, 메탄(CH₄) 활용을 위한 나노촉매 기술 05 CCU 기술은 에너지, 산업 공정 등에서 배출되는 온실가스를 잠재적 시장가치가 있는 제품으로 활용하는 기술로 화학적 전환과 생물학적 전환 등으로 구분 한국은 기획재정부의 ‘2050 탄소중립의 미래상’과 ‘지속가능한 녹색사회 실현을 위한 대한민국 2050 탄소중립 전략’등을 통해 석탄발전 시설의 단계적 폐쇄 및 전환, 이산화탄소 포집ㆍ저장ㆍ활용 기술을 연계ㆍ활용한 온실가스 감축 계획을 제시 □ ‌ ‌ 대표적 온실가스의 하나인 메탄(CH4)은 이산화탄소(CO2)에 비해 방출량은 200분의 1이지만 지구 온난화지수는 21배나 높은 기체 메탄의 온난화 효과는 이산화탄소의 약 80배, 대기 중 메탄 농도는 과거 80만년 이래 가장 높은 상태 그림 1 온실가스의 종류, 배출원 및 온난화지수 비교 출처: 환경부 온실가스종합정보센터 □ ‌ ‌ 메탄은 천연가스 및 정유 과정에서 31%, 반추동물(소, 양 등)에서 27%, 기타 쓰레기 매립지, 석탄 광산 등에서 배출되며, 메탄 배출을 향후 10년간 75% 감축해야 탄소중립 목표 달성 가능 □ ‌ ‌ 2010년대 초 셰일가스의 채굴기술이 발전하고 개발비용이 감소하면서 메탄가스의 촉매 기반 고부가가치화 기술에 관심이 모아졌으며, 현재는‘탄소중립’목표 하에 전 세계 정부와 민간의 관심이 집중 셰일가스의 70~90%를 구성하는 메탄은 현재 난방 연료 또는 발전 외에 활용 범위가 넓지 않은 상황(약 5%를 차지하는 에탄은 에탄크래커를 통한 에틸렌 생산 공정에서 활용) □ ‌ ‌ 본 보고서에서는 메탄을 원료로 사용하여 유용한 화학물질을 합성하는 나노촉매 기반 촉매화학공정과 메탄을 포함한 온실가스를 대상으로 한 국내외 탄소중립 정책동향을 소개 메탄 배출량의 저감 및 고부가가치화를 위해 메탄 전환용 촉매 기술을 직·간접적으로 활용 가능