DAC 기술의 놀라운 진화: 대기에서 직접 탄소를 빨아들이다

 

DAC 기술의 놀라운 진화: 대기에서 직접 탄소를 빨아들이다 대기중 이산화탄소를 직접 제거하는 DAC(Direct Air Capture)은 기후위기 대응의 새로운 축입니다. 이 글에서는 DAC의 원리, 기술 진화, 상용화 과제와 개인·사회적 실천까지 자세히 알아봅니다.

제가 처음 DAC(대기 직접 이산화탄소 제거) 이야기를 들었을 때, 솔직히 말해 조금은 SF 같았어요. 공기 중에 흩어져 있는 이산화탄소를 기계가 직접 걸러낸다니, 과연 현실성이 있을까 하는 의문이 들었죠. 하지만 몇 년간의 기술 발전과 상업화 시도, 그리고 실제 파일럿 결과들을 보면서 생각이 많이 바뀌었습니다. 이 글에서는 DAC의 기초 원리부터 최신 동향, 경제성, 정책적 의미와 우리가 실천할 수 있는 점까지 최대한 쉽게 정리해 드릴게요. 읽고 나면 DAC가 왜 중요한지, 그리고 어떤 한계와 가능성이 있는지 분명히 이해하실 수 있을 거예요.

 

DAC 기술이란 무엇인가? — 개념과 필요성

DAC(Direct Air Capture)는 말 그대로 '대기에서 직접' 이산화탄소(CO2)를 분리·포집하는 기술을 가리킵니다. 기존의 탄소 포집 기술은 주로 배출원(발전소, 공장 등)의 점원(점출구)에서 높은 농도의 CO2를 잡아내는 방식이었죠. 반면 DAC는 전체 대기 중에 매우 희박하게 분산된 CO2(약 0.04%, 400ppm 수준)를 대상으로 하므로 포집 조건이 훨씬 까다롭습니다. 그럼에도 불구하고 DAC가 주목받는 이유는 명확합니다. 기후변화 대응에서 배출 감축만으로는 충분하지 않으며, 이미 대기에 쌓인 CO2를 제거해야 '넷제로' 또는 기후 목표를 달성할 수 있기 때문입니다.

 

DAC는 다른 탄소 제거 방법(예: 자연 기반의 흡수인 숲 조성, 토양 탄소 저장)과 비교했을 때 장단점이 분명합니다. 장점은 위치 제약이 적고(공기만 있으면 어디서든 가능), 제거량을 비교적 명확하게 측정·검증할 수 있으며, 영구 저장(지하 영구 저장 또는 합성연료·화학품 원료화)을 목표로 할 수 있다는 점입니다. 반면 단점은 현재로서는 에너지 집약적이라는 것과 단가가 높은 편이라는 점입니다. 즉, 대기 중 낮은 농도의 CO2를 효율적으로 포집하려면 많은 공기량을 처리하고, 그 과정에서 열이나 전기가 필요합니다. 따라서 DAC는 에너지 비용, 공정 설계, 재생가능 에너지와의 연계성 등이 핵심 요소로 작용합니다.

 

기술적으로는 흡착제(sorbent)나 용매(solvent)를 이용한 화학적·물리적 포집 방식이 대표적입니다. 흡착제 기반은 고체 표면에 CO2를 붙여서 모으고, 온도나 압력 변화로 CO2를 방출해 회수하는 식입니다. 용매 기반은 기체를 용매에 접촉시켜 CO2를 녹여낸 뒤, 가열이나 화학적 처리를 통해 CO2를 분리합니다. 이런 방식들은 산업현장에서의 적용 경험을 바탕으로 대기 포집에 맞게 최적화되고 있습니다. 최근에는 흡착제 성능 개선, 흡착-탈착 주기의 에너지 감소, 공기 흐름 설계 최적화 등을 통해 효율이 빠르게 향상되고 있습니다.

 

또 하나 중요한 점은 DAC의 시스템적 통합입니다. DAC 단독으로는 의미가 제한적일 수 있지만, 재생에너지(태양광, 풍력)와 결합하거나 포집된 CO2를 지하에 장기 저장(지질학적 저장)하거나 산업적 원료로 전환하는(탄소 활용, CCU) 방식과 함께 운영하면 기후적 가치를 크게 높일 수 있습니다. 따라서 기술적 발전뿐 아니라 정책적 인센티브, 탄소 가격, 저장 인프라 구축 등이 함께 고려돼야 합니다. 저는 개인적으로 DAC를 '마무리 단계'의 기술로 보고 있습니다. 즉, 배출 감축이 우선이지만, 이미 배출된 CO2를 되돌리는 역할에서 DAC가 필요하다는 관점입니다.

 

마지막으로, DAC는 윤리적·사회적 논의도 동반합니다. 비용이 높은 기술에 대한 투자 우선순위, 지역사회의 수용성, 장기 저장의 안전성 문제 등은 단순한 기술 문제가 아닙니다. 기술의 가능성을 과대평가하거나 단기간의 해결책으로만 보는 것은 위험합니다. 그러나 기술적 성숙과 정책적 지원이 맞물리면, DAC는 탄소 중립 달성의 현실적인 도구가 될 수 있습니다.

 

기술적 원리와 주요 방식 — 어떻게 공기에서 CO2를 뽑아낼까?

DAC의 핵심은 '매우 낮은 농도의 CO2를 경제적으로 분리해 내는 공정'입니다. 이를 위해 여러 물리·화학적 접근이 병행되고 있는데, 크게는 흡착(adsorption), 흡수(absorption), 멤브레인 분리, 전기화학적 분리 등으로 나눌 수 있습니다. 저는 이 중 흡착과 흡수 방식이 현재 상용화에 가장 가깝다고 보고 있습니다. 흡착 방식은 고체 흡착제(예: 아민 기반 고분자, 제올라이트, 금속유기골격체(MOF) 등)를 통해 표면에 CO2를 붙이고, 적절한 자극(온도 변화, 진공 등)으로 포집된 CO2를 방출시켜 수집합니다. 이 방식은 흡착제의 선택성, 열적 안정성, 재생 에너지 필요량이 성능을 좌우합니다.

 

흡수(용매 기반) 방식은 액체 용매가 CO2를 화학적으로 흡수하는 원리입니다. 전통적 가스의 흡수·탈착 공정에서 사용되던 방식으로, 공정 설계와 운전 경험이 풍부한 편입니다. 그러나 대기 CO2 농도는 낮기 때문에 많은 공기량을 접촉시켜야 하고, 용매 회수와 재생에 들어가는 에너지가 관건이 됩니다. 최근 연구에서는 낮은 온도에서도 CO2를 잘 흡수하고 재생에 드는 열량이 낮은 용매·혼합물 개발에 초점이 맞춰져 있습니다.

 

또 다른 흥미로운 접근은 전기화학적 분리입니다. 전기를 이용해 전극 표면에서 CO2를 농축하거나 화학적 형태로 변환하는 방식인데, 이론적으로는 재생에너지가 저렴할 때 매우 유리할 수 있습니다. 멤브레인 분리는 아직 연구 단계이지만 에너지 소모를 낮출 잠재력이 있어 주목받고 있습니다. 그러나 실험실 스케일과 산업적 스케일 간 차이를 줄이는 것이 중요한 숙제로 남아 있습니다.

 

공정적 관점에서 보면, DAC 시스템은 '공기 흡입 → CO2 흡착/흡수 → CO2 탈착(농축) → 저장 또는 활용'의 흐름을 따릅니다. 공기 흡입에는 팬과 공기 흐름 설계가 필요하며, 팬 운전에도 전력이 듭니다. 흡착/흡수 단계에서는 흡착제나 용매의 성능과 접촉 효율, 압력 강하가 비용과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 탈착 단계는 종종 열(온도 상승)을 필요로 하므로 재생에너지나 산업 폐열을 활용해 에너지 비용을 줄일 수 있습니다. 포집된 CO2는 압축되어 액화하거나 지하의 염수층·고갈 유전층에 주입해 장기간 저장되며, 또는 화학공정의 원료로 활용되어 탄소가 순환되도록 할 수 있습니다.

 

최근 기술 트렌드로는 흡착제의 내구성 향상, 흡착-탈착 주기 단축, 모듈화 설계, 재생에너지와의 직접 결합 등이 있습니다. 특히 흡착제 연구는 소재화학과 공정공학의 교차점에서 활발히 진행되고 있는데, 흡착 용량이 크고 낮은 온도에서 탈착이 가능한 흡착제가 나온다면 획기적인 비용 절감이 가능합니다. 또한 공기 흡입 장치의 설계 개선을 통해 압력 손실을 줄이고 팬 에너지 요구량을 낮추는 것도 중요한 최적화 포인트입니다.

 

결론적으로, DAC 기술은 단일 혁신이 아니라 소재·공정·시스템 통합의 누적적 혁신을 통해 상업적 경쟁력을 확보할 수 있습니다. 저는 특히 재생가능 에너지와의 결합, 지역별 저장 인프라 구축, 그리고 탄소 제거에 대한 신뢰 가능한 회계 체계 구축이 앞으로의 성공을 좌우할 것이라고 생각합니다.

 

상업화 현황과 경제성 — 비용 구조와 현실적 과제

DAC의 상업화에서 가장 많이 회자되는 문제는 '단가'입니다. 현재의 DAC 단가는 기술과 지역, 전력 가격, 저장까지 포함하느냐에 따라 크게 달라지지만, 1톤의 CO2를 제거하는 비용이 수백 달러에서 시작해 일부 기술·조건에서 수십 달러까지 목표로 연구되고 있습니다. 초기 파일럿과 상용사업을 통해 단가는 점차 하락해 왔지만, 여전히 대규모 적용을 위해서는 더 큰 비용 절감이 필요합니다. 비용은 크게 자본비용(CAPEX)과 운영비용(OPEX)으로 나뉩니다. CAPEX는 설비 구축비(흡착탑, 압축기, 열교환기 등)이고 OPEX는 주로 에너지 비용, 유지보수, 흡착제 교체 등입니다.

 

특히 에너지 비용은 DAC 경제성의 핵심입니다. CO2를 대기에서 끌어오는 데 필요한 공기 이동(팬), 흡착제 재생을 위한 열 또는 전기, CO2 압축과 운송에 들어가는 에너지 모두 운영비에 포함됩니다. 따라서 재생에너지 전력 단가가 낮은 지역(예: 풍력·태양광이 풍부한 지역)이나 산업폐열을 활용할 수 있는 장소에서 DAC는 더 경쟁력을 가질 수 있습니다. 또한 공공 보조금, 탄소가격(배출권), 제거 인증제도 등의 정책적 인센티브가 있다면 초기 시장 형성에 크게 도움이 됩니다.

 

실제 상용화 사례를 보면, 일부 기업은 모듈화된 DAC 설비를 이용해 단계적으로 확장하고 있습니다. 모듈화는 초기 투자를 낮추고, 성능 데이터를 확보해 설계를 개선하는 데 유리합니다. 다른 기업들은 지열이나 재생에너지와 결합해 에너지 비용을 낮추려는 시도를 하고 있습니다. 또한 CO2 활용(CCU) 시장과의 연계도 중요합니다. 예를 들어 포집된 CO2를 합성연료, 화학품 원료, 탄소 기반 건축재료로 전환하면 일정 수익을 얻어 전체 경제성을 개선할 수 있습니다. 그러나 CCU 활용은 CO2를 영구 제거하는 것과는 성격이 다르므로, 기후 정책적 관점에서는 '영구 저장' 옵션(지하 저장)이 더 높은 기여도로 평가되는 경우가 많습니다.

 

정책적 환경도 DAC 상용화에 큰 영향을 줍니다. 탄소상쇄 크레딧의 인정 범위, 제거 검증·회계 방법, 정부 보조 및 세제 혜택, 저장 인프라에 대한 규제 등은 투자 결정에 직접 작용합니다. 예컨대 어떤 국가가 DAC로 제거된 CO2를 탄소상쇄로 인정하고 투명한 검증체계를 갖춘다면 민간 투자가 촉진될 가능성이 큽니다. 반대로 규제나 보상 규정이 불명확하면 자본이 유입되기 어렵습니다. 그래서 많은 전문가들이 DAC 기술 발전과 동시에 정책·규제 프레임워크의 정비가 병행되어야 한다고 강조합니다.

한편, 지역사회 수용성과 환경·안전 문제도 무시할 수 없습니다. CO2의 대량 압축·운송·저장은 지역적 위험 요소(누출, 지반 영향 등)를 동반할 수 있기 때문에 주민참여, 투명한 정보공개, 안전성 검토가 필수적입니다. 저는 기술 자체의 성공뿐 아니라 지역사회와의 신뢰 형성, 투명한 검증체계 구축이 장기적 상업화에 있어 핵심이라고 봅니다.

 

결론적으로, DAC 상업화는 기술적 진보, 저렴한 재생에너지 활용, 규제·정책적 지원, 저장 인프라 구축이 모두 맞물려야 가능해집니다. 기술은 빠르게 발전하고 있지만, 이를 현실 경제에 연결하는 작업이 이제 본격적으로 필요합니다. 만약 관심이 있으시다면 관련 프로젝트와 정책 동향을 계속 지켜보시길 권합니다. 더 많은 정보와 신뢰 가능한 자료는 다음 사이트에서 확인해 보실 수 있습니다:

https://www.climeworks.com/

High-quality carbon removal company

 

· https://www.iea.org/

IEA – International Energy Agency

 

 

우리가 할 수 있는 실천과 전망 — 개인·기업·정책의 역할

DAC는 궁극적인 기후 대응 수단 중 하나지만, 기술 하나만으로 모든 문제를 해결할 수는 없습니다. 개인과 기업, 정부가 각각 어떤 역할을 할 수 있는지 현실적이고 구체적으로 생각해보는 것이 중요합니다. 우선 개인 차원에서는 에너지 소비를 줄이고 재생에너지 사용을 확대하는 것이 기본입니다. DAC와 같은 탄소제거 기술이 발달하더라도, 배출을 줄이는 것이 가장 비용효율적이고 윤리적인 접근입니다. 저는 평소에 전력 소비를 줄이는 작은 습관(불필요한 전등 끄기, 전기차·대중교통 이용 등)이 장기적으로 기후 기술 전환의 기반을 만든다고 생각합니다.

 

기업 차원에서는 제품·공정에서의 배출 저감 노력과 함께, DAC·CCUS(탄소포집·저장·활용) 등 신기술 투자 검토가 필요합니다. 특히 고정 배출원에서 감축이 어려운 산업(시멘트, 철강, 화학 등)은 DAC 같은 제거 기술에 대한 관심과 투자가 전략적입니다. 또한 기업이 탄소중립을 선언할 때는 감축 우선, 제거 보조의 원칙을 지키고 투명한 보고와 검증을 수반해야 합니다. 그렇지 않으면 '그린워싱'이라는 비판을 받을 수 있습니다.

 

정책적으로는 DAC의 초기 시장 형성을 위한 인센티브(세금공제, 보조금, 장기 구매계약 등)와 함께 제거량의 신뢰할 수 있는 검증·회계 체계가 시급합니다. 정부는 저장 인프라(지하 저장소, 파이프라인 등)와 규제 프레임을 마련해 민간 투자를 촉진할 수 있습니다. 또한 지역사회와의 협력을 통해 프로젝트 수용성을 높이고, 위험관리를 위한 표준을 개발해야 합니다. 국제 협력도 중요합니다. DAC는 전 지구적 문제 해결 수단이므로 기술·자본·규제의 국제적 조화가 필요합니다.

 

미래 전망을 보면, 저는 DAC가 네 가지 조건에서 실질적 기여를 할 수 있다고 봅니다.

• 첫째, 재생에너지 비용이 더 낮아져 DAC 운전비용을 획기적으로 낮출 때.
• 둘째, 흡착제·용매 등 핵심 소재의 성능이 개선되어 에너지 소모가 줄어들 때.
• 셋째, 탄소 가격이나 제거에 대한 보상 체계가 확립되어 경제적 인센티브가 생길 때.
• 넷째, 저장 인프라와 검증 시스템이 마련되어 영구 제거가 보장될 때입니다. 이 네 가지가 맞물리면 DAC는 단순한 실험적 기술을 넘어 기후 정책의 핵심 수단 중 하나가 될 가능성이 큽니다.

 

마지막으로, 개인적으로는 기술의 낙관과 회의 사이에서 균형 있는 시각이 중요하다고 생각합니다. DAC는 강력한 도구가 될 수 있지만, 그것이 배출 감축의 책임을 대체해서는 안 됩니다. 우리는 감축을 최우선으로 하면서, 이미 배출된 탄소를 되돌리는 노력도 동시에 추진해야 합니다. 관심이 있으시면 위에 제시한 주요 기관의 정보를 참고하시고, 지역사회 차원에서 재생에너지 확산과 기후 정책에 목소리를 내는 것도 큰 도움이 됩니다. 행동이 모여 기술 발전과 정책 변화를 이끌어내기 때문입니다.

 

핵심 요약

이 글의 핵심을 한 번 더 정리하면 다음과 같습니다. DAC는 대기 중 CO2를 직접 포집하는 기술로서 기후 목표 달성에 중요한 역할을 할 수 있지만, 현재는 비용과 에너지 요구량이 주요 장벽입니다. 재생에너지와의 결합, 소재·공정 혁신, 정책적 지원과 저장 인프라 구축이 맞물릴 때 DAC의 실질적 기여가 가능해집니다. 개인과 기업, 정부가 각자의 위치에서 실천을 병행할 때 기술의 잠재력이 현실로 나타납니다.

 

1. 감축 우선: 배출 감축 노력이 여전히 최우선입니다.
2. 기술 결합: DAC는 재생에너지 및 저장 인프라와 통합되어야 비용 경쟁력을 가집니다.
3. 정책·검증: 탄소 제거의 신뢰성과 보상이 확보되어야 시장이 형성됩니다.
4. 민관 협력: 기업의 투자와 정부의 인센티브, 지역사회의 수용성이 필수입니다.

행동 권장:
DAC에 대해 더 알고 싶다면 관련 기업과 기관의 최신 리포트를 확인하고, 재생에너지 전환과 탄소 감축 실천을 병행해 주세요. 신기술은 우리의 참여와 요구가 있을 때 빠르게 발전합니다.

 

자주 묻는 질문 

Q: DAC로 모든 탄소 문제를 해결할 수 있나요?

A: 아닙니다. DAC는 기후 대응 포트폴리오의 일부로 유용하지만, 배출 감축이 최우선입니다. DAC는 이미 대기에 쌓인 CO2를 제거하는 보완적 수단으로서 중요합니다.

Q: DAC로 제거한 CO2는 어떻게 저장하나요?

A: 압축된 CO2는 지하의 염수층이나 고갈 유전층 등에 주입해 장기적으로 격리하거나, 화학 공정으로 전환하여 제품의 원료로 사용(순환)할 수 있습니다. 영구 저장 여부에 따라 기후적 가치가 달라집니다.

Q: 개인이 DAC 발전에 기여할 수 있나요?

A: 네. 직접적인 기술 개발은 어렵지만 재생에너지 전환, 기업의 탄소중립 요구, 정책적 지지 등으로 간접적으로 기여할 수 있습니다. 또한 탄소중립 제품 구매와 탄소배출 감축 활동은 큰 영향을 줍니다.

더 궁금한 점이 있거나 특정 부분을 더 깊게 알고 싶다면 댓글로 알려주세요. 관심 있는 주제는 다음 글에서 더 상세히 다뤄보겠습니다. 또한 최신 보고서와 기술 동향은 위의 기관 사이트에서 확인해 보시면 많은 도움이 됩니다. 관심 가져주셔서 감사합니다.