"네거티브 배출" 이산화탄소 제거(CDR)란?

IPCC에 따르면 기후 변화에 대처하려면 대기에서 탄소를 다시 빨아들이는 것이 필요할 수 있습니다. Jocelyn Timperley는 이러한 '음의 배출'이 어떻게 작용하는지 살펴봅니다.  인류는 얇은 얼음 위에 있습니다 . 유엔(UN) 기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC) 이 발표한 새로운 보고서 에 따르면 화석 연료 사용의 급속한 감소, 효율성 증가 및 모든 부문에서 온실 가스 배출량의 대폭 감소만이 최악의 기후 변화를 피할 수 있음을 의미합니다. ).

유엔 사무총장 안토니오 구테레스(Antonio Guterres)에 따르면 새로운 보고서는 기후 행동에 대한 " 모든 것을, 모든 곳에서, 모두 한 번에 " 접근 방식을 권장한 " 인류를 위한 생존 가이드" 역할을 해야 합니다.

대기 중으로 방출되는 탄소의 양을 줄이기 위한 조치와 함께 이 접근법에는 과학자들이 점점 더 필요하다고 생각하는 또 다른 조치인 이산화탄소(CO2) 제거가 필요할 것입니다.

실수하지 마세요. 우리는 탄소 제거를 해야 합니다. 하지만 책임감 있게 해야 합니다 – Rob Bellamy

이 용어는 CO2를 공기 밖으로 끌어내어 가두어 지구를 온난화시키는 온실 효과에 기여할 수 없도록 하는 다양한 메커니즘과 기술을 의미합니다. 아이디어는 인간이 대기 중으로 펌핑한 배출을 적극적으로 역전시키는 것입니다. 테이블에 있는 기술에는 직접 공기 포집 또는 CCS(탄소 포집 및 저장)를 통한 바이오 에너지에서 바이오 숯 또는 강화된 암석 풍화에 이르기까지 모든 것이 포함됩니다.

그러나 CO2를 제거하기 위해 제안된 다양한 방법을 기후에 의미 있는 차이를 만들 수 있는 수준으로 확장하는 것이 얼마나 실현 가능한가? 일부 옵션이 다른 옵션보다 낫습니까? 그리고 어떤 계획이 단순히 기회를 잡기에는 너무 괴짜가 될 위험을 무릅쓰고 있습니까?

Loblolly 소나무와 같은 바이오 에너지 작물이 연소할 때 방출하는 CO2를 포집하고 저장하면 부정적인 배출에 기여할 수 있습니다(Credit: Craig Lovell/Alamy)

세계가 수십 년 동안 온실 가스 배출 증가를 억제하는 데 실패했기 때문에 이제 많은 과학자들은 CO2 제거의 일부 형태가 위험한 기후 변화를 제한하는 데 필수적인 것으로 보고 있습니다. ( 기후가 2023년에 어떻게 진행되고 있는지 자세히 알아보십시오 .)

맨체스터 대학의 기후와 사회 강사인 Rob Bellamy는 IPCC 보고서가 공기 중에서 CO2를 제거하는 것이 "단순한 선택이 아니라 필수"라는 점을 분명히 하고 있다고 말했습니다. 그러나 그는 탄소 제거 방법이 사람과 환경 모두에 심각한 위험을 초래한다고 경고했습니다.

"이제 우리는 앞으로 나아갈 방법, 인센티브를 제공하는 방법, 궁극적으로 관리하는 방법에 대한 광범위한 사회적 대화가 필요합니다. 실수하지 마십시오. 탄소 제거를 수행해야 하지만 책임감 있게 수행해야 합니다."

특히, 새로운 IPCC 보고서는 순 제로 CO2 또는 온실 가스 배출량에 도달하기 위해 "저감하기 어려운 잔류 온실 가스 배출량"을 상쇄하기 위해 CO2 제거가 필요할 것이라고 지적합니다. 배출을 줄이기 어려운 부문에는 농업, 항공, 운송 및 산업 공정이 포함됩니다(이러한 부문은 기술 부족이나 탈탄소화 비용이 높기 때문에 배출을 줄이기 어려운 것으로 간주됩니다).

지구 온난화를 2C 및 1.5C로 제한하는 것과 일치하는 구현된 정책 및 시나리오에 대한 예상 배출량(출처: IPCC AR6 종합 보고서 SfP 2023/BBC Future)

그러나 모든 과학자들이 동의하는 것은 아닙니다. 일부는 대규모 CO2 제거 가능성에 대해 우려하고 있으며 그것에 너무 많이 의존하는 것은 실수라고 말합니다 . 그들은 또한 정부가 기후 변화에 대처하기 위해 필요한 대폭적인 배출량 감축을 피하기 위해 부당하고 위험한 변명을 제공할 수 있다고 경고합니다 .

"IPCC 보고서는 현재 사용 가능한 입증된 솔루션을 확장하면 사람과 지구에 돌이킬 수 없는 피해를 방지할 수 있음을 보여줍니다. 화석 연료를 재생 가능 에너지로 대체하고, 에너지 효율성을 높이고, 에너지 및 자원 사용을 줄이는 것이 1.5C"라고 스위스 제네바에 본사를 둔 비영리 환경 법률 회사인 Ciel(국제 환경법 센터)의 기후 및 에너지 프로그램 부국장인 Lili Fuhr는 말합니다.

Fuhr는 "불공정한 성장을 가두는 대신 탄소 포집 및 저장, CO2 제거와 같은 기술 수정의 위험을 편리하게 가정하는 모델에 대한 완화 전략을 구축하는 것은 그 명확한 메시지를 무시하고 오버슈트 가능성을 증가시킵니다."라고 말했습니다. ( 기후 오버슈트에 대한 자세한 내용은 아래 참조 )

 

얼마나 필요합니까?

올해 초, 옥스퍼드 대학의 연구원들이 이끄는 보고서는 전 세계적으로 인간에 의한 CO2 제거의 현재 상태에 대한 최초의 전체 평가를 제공했습니다 . 이 수치는 연간 약 20억 톤(GT)의 CO2로 계산되었으며, 대부분은 육지에서 발생합니다. 이는 2022년 화석 연료와 시멘트 사용으로 대기 중으로 배출되는 36.6GtCO2 의 약 5%에 해당합니다 .

그러나 현재 국가에서 현재 수준 이상으로 CO2 제거를 확대하려는 계획은 거의 없다고 보고서는 밝혔다.

자체 평가에서 IPCC는 다양한 목표 수준에 따라 배출량 감축을 달성하기 위한 다양한 경로를 살펴봅니다. 이러한 경로의 대부분은 이제 일정 수준의 CO2 제거 기술을 필요로 하며, 온난화를 1.5C 또는 2C 훨씬 미만으로 제한하는 파리 협정 목표와 일치하는 거의 모든 시나리오에는 최소한 일부 CO2 제거가 포함됩니다. 모든 UN 국가의 기후 공약이 완전히 이행된다면 세계는 현재 2100년까지 2.4C 상승하거나 이미 시행 중인 기후 정책만 고려한다면 2100년까지 2.8C 상승할 궤도에 있습니다.

그러나 이 수준에 도달하는 데 필요한 제거의 정확한 양은 배출량 감축에 따라 크게 달라지므로 정확한 수치를 제시하기가 어렵습니다. 가파르고 빠른 배출량 감축을 보여주는 시나리오에는 가장 적은 양의 CO2 제거가 필요합니다.

일부 IPCC 시나리오는 "기후 오버슈트(climate overshoot)"도 허용합니다. 즉, 목표 값으로 다시 떨어지기 전에 지구 온도 목표가 일시적으로 초과되는 기간입니다. 이와 같이 온도를 낮추려면 일종의 CO2 제거가 필요하다고 IPCC는 말합니다.

 

옵션은 무엇입니까?

잠재적으로 대기에서 CO2를 제거할 수 있는 다양한 방법이 있습니다. 그러나 기술적 방법이 대규모로 입증되지 않았다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

아래 그래프는 옥스퍼드 대학교 CO2 제거 평가에서 얻은 몇 가지 다른 기술의 예상 배출량 감소 가능성을 보여줍니다.

추정치의 상한 및 하한 범위를 보여주는 CO2 제거 기술의 연간 흡수 가능성 추정(출처: CO2 제거 상태(2023))

탄소 포집 및 저장(CCS)을 이용한 바이오 에너지는  IPCC 보고서에서 가장 두드러진 기술적 방법입니다. 여기에서 나무는 에너지를 위해 식물에서 태워지기 전에 CO2를 포집하기 위해 재배됩니다. 발전소에서 나오는 배출물은 CCS로 알려진 관행인 지하에 영구적으로 포집되어 저장됩니다.

대기에서 CO2를 제거하기 위해 많이 논의되는 또 다른 기술적 방법은 직접 공기 포집(DAC)입니다. 이 기술은 기계를 사용하여 공기 중 CO2를 직접 끌어냅니다 . 이 CO2가 CCS를 사용하여 지하에 영구적으로 저장되면 전체 배출량은 음수입니다. 2020년에서 2022년 사이에 투자의 대부분은 이러한 형태의 CO2 제거에 집중되었습니다. ( CO2 배출을 역전시키는 장치 에 대해 자세히 읽어보십시오 .)

한편, CO2 제거를 위해 biochar를 사용하는 것은 성장하는 동안 탄소를 포획한 나무나 식물 물질과 같은 바이오매스를 사용하고 열분해(산소가 없을 때 가열)되어 주로 원소로 구성된 검은색의 석탄과 같은 물질을 생성하는 것을 포함합니다. 탄소. 이 바이오 숯은 이론적으로 탄소를 가두어 토양에 추가할 수 있습니다.

강화된 암석 풍화 작용도 대기에서 CO2를 제거하는 방법으로 제안되었습니다 . 이것은 자연 암석의 풍화 작용을 모방하기 위해 현무암과 같은 미세하게 분쇄된 규산염 암석을 대량 으로 땅에 퍼뜨리는 것으로 구성되며 , 결국 CO2가 중탄산염으로 바다에 갇히거나 해저에 갇히게 됩니다.

마지막으로, 해양 알칼리화는 규산염 또는 탄산염 암석과 같은 알칼리성 물질을 해양에 추가하여 CO2의 양을 증가시키는 또 다른 제안된 과정입니다. 유사하게 해양 수정은 탄소 격리를 강화하기 위해 해양에서 식물성 플랑크톤 성장을 자극하는 것을 포함 합니다 .

많은 과장에도 불구하고 CO2의 이러한 "신규" 방법은 실제로 아직 초기 단계에 있습니다. 옥스퍼드 대학의 Oxford Net Zero 및 CO2RE의 전무 이사이자 CO2 제거 평가의 수석 저자인 Steve Smith는 위의 모든 방법을 결합하더라도 연간 200만 톤의 CO2(Mt CO2/yr)만 제거한다고 말합니다. 이는 2022년 전 세계 화석연료 및 시멘트 배출량 의 0.005%에 해당하는 양이다 .

CO2 제거 평가에 따르면 이러한 방법을 통한 포집은 파리 협정 온도 목표를 충족하기 위해 세기 중반까지 4~6배 증가해야 합니다 . 그러나 이미 훨씬 더 광범위하게 사용되고 있는 탄소를 포집하고 저장하는 다른 방법이 있다고 평가는 지적했습니다. 실제로 매년 발생하는 인위적 CO2 제거량 2Gt의 99.9%는 우리가 토지를 관리하는 방식, 특히 삼림 관리, 조림 및 재조림을 통해 발생합니다 . 이탄지대 와 맹그로브 숲 과 같이 많은 양의 탄소를 저장하는 다른 생태계의 복원 도 중요한 원천입니다.

이러한 생태계를 복원하는 것은 또한 기후 변화 영향에 대한 탄력성을 높이고 생물 다양성 위기를 해결하는 데 필수적이므로 엄청난 공동 이익을 제공합니다 .

 

네거티브 배출의 한계

그러나 이러한 자연 시스템이 탄소를 포집할 수 있는 양에는 한계가 있습니다. 과학자들은 우리를 구하기 위해 나무에 너무 많은 믿음을 두어서는 안 되며 나무가 스스로 기후 변화를 역전시킬 수 없다고 경고했습니다. 또한 이러한 생태계의 복원이 영구적이지 않을 수 있는 위험도 있습니다. 특히 온도가 상승함에 따라 생태계가 저장한 CO2가 대기 중으로 다시 방출될 수 있습니다.

그리고 과학자들은 많은 새로운 기술을 확장하는 데에도 심각한 문제가 있을 수 있다고 경고합니다.

예를 들어, 많은 전문가들은 해양 알칼리화 및 수정이 해양 환경에 너무 위험하고 어쨌든 작동하지 않을 수 있다고 생각합니다.

한편, CCS를 통한 대규모 바이오에너지 보급은 바이오에너지 작물로 전환되는 막대한 면적의 토지를 필요 로 하며 , 이는 식품 시스템과 생태계 보존을 위태롭게 할 수 있습니다.

바이오 숯 생산에 필요한 많은 양의 토지 ( 광범위한 바이오 숯 사용의 장기적인 영향도 알려지지 않음 )와 바이오 숯 생산에 필요한 높은 온도에 대해 많은 에너지가 필요하다는 유사한 우려가 있습니다 .

마찬가지로 암석 풍화를 강화하기 위해 암석을 분쇄하는 것도 많은 에너지를 사용 하고 매우 비쌀 수 있습니다.

CCS를 탑재한 Dac은 또한 에너지 집약적이며 일부 과학자들이 더 저렴할 수 있기를 바라는 새로운 방법을 연구하고 있지만 대규모로 배포하는 데 비용이 매우 많이 들 수 있습니다 . 전 세계적으로 CCS 시설의 수가 증가 하고 있지만 탄소 저장은 아직 대규모로 달성되지 않았으며 IPCC는 현재 필요한 것보다 훨씬 적다고 지적합니다. 그러나 IPCC는 지구 온난화를 1.5C로 제한하기 위해 2100년까지 필요한 모든 CO2 저장에 대해 전 세계적으로 충분한 기술적 지질학적 저장 용량이 있다고 말합니다.

과학자들이 미래의 어느 시점에서 네거티브 배출의 필요성에 안주하고 있지만, 2030년까지 배출 격차 의 가장 큰 몫은 여전히 ​​배출을 줄임으로써 닫아야 한다고 Smith는 말합니다.

그러나 기후 변화에 대처하기 위한 새로운 정책이 없는 상황에서 우리는 2020-2030년 동안 전 세계 배출량을 거의 평탄화하는 데만 도달할 뿐입니다. CO2 제거는 특히 장기적으로 중요하다고 그는 말합니다.

새로운 IPCC 보고서에 대해 기후 운동가인 그레타 툰베리(Greta Thunberg)는 권력자들이 기후 위기에 대처하지 못한 것을 "전례 없는 배신"이라고 말했습니다 . 슬프게도 세계는 이제 처음에 배출을 중단하는 것보다 훨씬 더 어렵고 위험한 방법을 사용하여 피해를 복구해야 하는 영역에 진입하고 있습니다.

 

탄소 포집이 항상 CO2를 제거하지 못하는 이유

이러한 기술을 사용하는 일부 방법은 부정적인 배출을 초래하지 않습니다. DAC 또는 바이오 에너지를 사용하여 대기에서 CO2를 포집한 다음 연료로 바꾸거나 다른 제품에 사용하여 궁극적으로 대기로 다시 방출하는 경우 대기 중 전체 탄소량은 동일하게 유지되며 "탄소 중립". CCS와 같이 장기간 보관하는 경우에만 음의 배출에 기여합니다.

마찬가지로 공장에서 연소되는 화석 연료의 배출물을 CCS를 사용하여 포착하고 저장하면 대기에서 CO2가 제거되지 않습니다. 처음부터 이러한 배출물이 대기로 배출되는 것을 방지할 뿐입니다.

 

이산화탄소 제거란?

"네거티브 배출"이라고도 하는 이산화탄소 제거(CDR)는 인간이 기술을 사용하여 대기에서 CO2를 직접 제거하거나 숲과 같은 자연 시스템을 통해 제거에 영향을 미칠 수 있는 다양한 방법에 대한 포괄적인 용어입니다.