[단독]“탄소로 항공유를”…LG화학, 세계 첫 ‘CCU 실증 플랜트’ 구축

[이데일리 김은경 기자] LG화학이 이산화탄소(CO2)를 분해해 나온 원료로 항공유 등 친환경 연료를 만드는 ‘신(新)에너지 실증 플랜트’를 구축한다. 탄소포집·활용(CCU) 기술을 통해 ‘2050년 탄소중립’ 목표를 달성하고 각국의 친환경 규제로 급격히 커지는 미래 에너지 시장을 선점하기 위해서다.

서울 여의도 LG트윈타워 전경.(사진=LG그룹)

탄소로 비행기 띄운다…CCU 신기술 검증

18일 업계에 따르면 LG화학(051910)은 내년부터 2025년까지 충남도 내 화력발전소 인근에 ‘CCU 실증 플랜트’를 건설한다. CCU는 탄소를 단순 폐기물이 아닌 유용한 자원으로 활용하는 기술이다. 화학적·생물학적 전환이나 광물화를 통해 탄소를 메탄올, 에탄올 등으로 바꿔 친환경 연료나 화학물질, 건설 소재 등으로 다양하게 활용할 수 있다.

화학적 전환은 석탄이나 석유 등으로 열과 압력을 가하는 ‘열화학적 전환’과 전기 에너지를 쓰는 ‘전기화학적 전환’으로 나뉜다. LG화학이 세우는 실증 플랜트는 이산화탄소 분해 과정에서 화석 원료를 사용해 탄소 배출이 불가피한 열화학적 전환이 아닌 친환경 전기 에너지를 사용하는 전기화학적 전환을 구현하는 것이 핵심이다. 아이슬란드 등 일부 국가에서 열화학적 전환 실증 사례는 있으나 이처럼 대규모로 전기화학적 탄소 전환 실증 시설을 짓는 건 국내뿐 아니라 전 세계 최초 사례가 될 전망이다.

LG화학은 실증 플랜트에서 탄소를 전기로 분해해 합성가스를 제조하고 이를 에탄올이나 메탄올로 만들어 연료로 활용하는 방안을 검증할 예정이다. 분해한 기체를 액체 상태로 만들어 저장과 운반을 쉽게 만드는 과정도 추진한다. 이렇게 만든 새로운 에너지원에는 친환경을 뜻하는 ‘그린(Green)’과 화학적 원료인 ‘알코올(Alcohol)’을 합성, ‘그린올(Green-ol)’이라는 이름을 붙였다. 분해한 원료는 친환경 항공유를 만들거나 배합 방식을 달리해 플라스틱 제품을 만드는 식으로 활용할 수 있다.

LG화학은 충남테크노파크, 한국과학기술연구원(키스트·KIST)과 공동으로 이 사업을 추진한다. 올해 7월 원천기술을 보유한 키스트의 실증화 제안 후 사업 타당성 논의를 마친 상태다. 실증에 필요한 탄소는 충남도 내 화력발전소와 산업시설에서 발생한 것을 공급받는다. 탄소 분해에 필요한 전기 에너지는 인근 발전소에서 조달할 예정이다. 시설 부지는 충남 보령 화력발전소 인근으로 추진되고 있다. 총 사업비는 40억원으로, 이중 충남도가 20억원을 투입하고 LG화학, 키스트가 분석 장비 등 총 20억원 이상을 현물 출자한다.

오형석 키스트 청정에너지연구센터 책임연구원은 “그동안 연구실에서 반응기를 활용해 소규모로 테스트하던 것을 크기를 키워 모듈화하고 상업화 시도하는 것이 실증 플랜트 구축 목표”라고 했다. 실증 플랜트의 이산화탄소 처리량은 하루 150~300kg, 분해 후 결과물은 100~200kg 정도로 연간 최대 약 110톤(t)의 탄소 처리가 가능할 것으로 전망된다. 업계에서는 CCU 기술을 활용한 친환경 에너지 시장이 2030년 이후 본격적으로 활성화할 것으로 보고 있다.

탄소포집·활용(CCU) 기본 개념도.(그래픽=문승용 기자.)

석화 ‘2050년 탄소중립’, 선택 아닌 생존 문제

LG화학이 CCU 실증 플랜트를 구축하고 관련 기술 개발을 서두르는 건 미국, 유럽연합(EU) 등 전 세계적으로 친환경 규제가 강화되고 있어서다. 탄소배출의 주범으로 지목받아 온 석유화학 업체들은 이산화탄소 활용 기술 개발을 선택이 아닌 생존의 문제로 인식하고 있다.

글로벌 이산화탄소 이니셔티브(GCI)에 따르면 전 세계 CCU 시장 규모는 2030년 최대 1130조원(8370억달러), CO2 활용 규모는 최소 10억t에서 최대 72억t에 달할 전망이다. 우리나라는 에너지(발전)와 철강·석유화학·시멘트·정유 등의 산업이 총 온실가스 배출량의 약 73%를 차지하는 만큼 관련 분야에서 활발한 기술 개발이 이뤄지고 있다.

LG화학은 CCU 개발을 통해 2020년 업계 최초로 선언한 ‘2050년 탄소중립’을 달성한다는 목표다. 신학철 LG화학 부회장은 2021년 참여한 세계경제포럼(WEF)에서 “업계 리더들은 각국 정부와 마찬가지로 2050년 탄소 감축 목표에 전념해야 한다”고 강조한 바 있다. 탄소중립 목표 관련 신 부회장은 “냉혹한 현실 인식에서 나온 결정”이라고 언급했다. 탄소중립 목표 달성을 위해 LG화학은 매년 연평균 2000만t의 탄소 배출량(연간 420만대 차량이 내뿜는 탄소 규모)을 줄이거나 친환경 제품 생산량을 늘려야 한다.

그 일환으로 LG화학은 이산화탄소와 부생가스인 메탄을 사용해 플라스틱을 만드는 메탄건식개질(DRM) 설비 구축에 나선 상태다. LG화학은 CCU 기술의 일종인 DRM을 활용해 탄소 배출량을 50% 이상 저감하고 주요 플라스틱 원료를 생산한다는 목표다. 올해까지 충남 대산 공장에 1000t 파일럿 공장을 건설한 뒤 독자 기술로 개발한 공정과 촉매를 검증하고 2026년까지 규모를 지속해서 확대할 계획이다.