탄소 포집 및 저장(CCS) 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 기술별(연소 전 포집, 산소 연료 연소 포집, 연소 후 포집), 최종 사용자 산업별(석유 및 가스, 석탄 및 바이오매스 발전소, 철강, 화학), 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

시장 성장 요인

석유 회수 증진(EOR)을 위한 이산화탄소 주입 방식에 대한 선호도 증가

CCS(탄소 포집 및 저장)는 화석 연료나 바이오매스를 연료로 사용하는 공장이나 발전소와 같은 대규모 배출원에서 이산화탄소를 제거하는 기술입니다. 석유 및 가스 산업에서는 포집된 이산화탄소를 산업 시설에 판매하거나 지하에 주입하여 석유 회수율을 높이는 데 활용할 수 있습니다. 대표적인 석유 회수 증진(EOR) 방법은 활성 유전에 이산화탄소를 주입하는 것입니다. 이산화탄소는 저류층의 총압력을 높여 석유가 생산정으로 분출되도록 합니다. 이산화탄소 EOR에서는 주입된 이산화탄소의 일부가 지하에 남게 됩니다. 지표면으로 올라오는 이산화탄소를 분리하여 다시 시스템으로 주입하는 폐쇄 루프를 만들면 영구적인 이산화탄소 저장이 가능합니다.

전 세계적으로 CO2-EOR(이산화탄소 강화 석유 회수) 기술을 통해 1900억~4300억 배럴의 석유를 회수할 수 있을 것으로 예상됩니다. 수년간 저조한 개발과 낮은 투자 수준에 머물렀던 CCS(탄소 포집 및 저장) 기술에 대한 관심이 최근 들어 증가하기 시작했습니다. 최근 몇 년 동안 30개 이상의 상업 프로젝트가 발표되었습니다. 기후 목표 강화와 투자 인센티브 확대에 힘입어 CCS 기술은 엄청난 추진력을 얻었으며, 2021년에는 100개 이상의 추가 프로젝트가 계획되었습니다.

중공업 배출량을 줄이고 환경에서 탄소를 제거하는 몇 안 되는 선택지 중 하나인 CCS(탄소 포집 및 저장) 기술은 탄소 중립 목표 달성에 필수적입니다. CO2 주입을 통한 원유 회수 증진(EOR)은 세계 에너지 수요 증가에 맞춰 원유 생산량을 크게 늘릴 수 있을 뿐 아니라, 기존 유전에 CO2를 안전하게 저장하여 대기 중 CO2 배출량을 줄일 수 있습니다. 이러한 요소들은 전 세계 시장에 긍정적인 영향을 미칩니다.

제약 요인

셰일 가스 투자 증가

셰일 오일과 가스의 등장은 장기적인 영향을 미치는 에너지 부문에서 가장 중요한 발전 중 하나입니다. 미국은 오랫동안 셰일 생산에 참여해 왔지만, 최근 세계 다른 지역에서의 연구 및 발견은 세계 에너지 지형을 변화시켰습니다. 시장 동향은 셰일 기업들이 투자를 늘려야 한다는 주장을 뒷받침합니다. 한동안 잠잠했던 에너지 안보에 대한 우려는 최근 유럽의 가스 및 전기 요금의 급격한 인상과 작년 가을 미국의 휘발유 가격 상승으로 다시 불거졌습니다. 이는 탄소 포집 및 저장 시장에 부정적인 영향을 미칩니다.

중국 정부는 셰일가스 시추 비용 보조금 지급과 규제 완화를 통해 해당 분야의 성장을 촉진하고 있습니다. 구이저우성은 정부 입찰을 통해 56.8~159.2㎢ 규모의 셰일가스 탐사 블록 6개를 공개했습니다. 중국 석유가스공사(시노펙)는 2021년 4월, 중국 최대 규모의 셰일가스 개발 사업에서 생산량이 전년 대비 20% 증가했다고 발표했습니다. 이는 시노펙이 올해 28개의 유정을 추가로 가동하기 시작했다는 발표에 따른 것입니다. 따라서 셰일가스 생산량 증가는 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술이나 새로운 수소 프로젝트와 같은 분야에 대한 전 세계적인 투자 및 탐사 활동 증가에 대응할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.

주요 시장 기회

바이오에너지 탄소 포집 및 저장(BECCS)의 관심 증대

BECCS(바이오에너지 탄소 포집 및 저장)로 알려진 지구공학 기술은 화석 연료 에너지를 대체하는 동시에 대기에서 이산화탄소를 제거합니다. BECCS는 탄소 배출량이 목표치를 초과하는 것을 막기 위한 방안으로 제시되어 왔습니다. BECCS는 CCS(탄소 포집 및 저장) 기술 회사의 한 부서입니다. 인류는 아주 오래전부터 바이오에너지를 이용하여 열을 생산해 왔습니다. 바이오에탄올은 자동차 연료로 사용되고, 바이오매스는 연소시켜 전기를 생산합니다. BECCS는 바이오매스를 연료로 사용하는 것과 바이오매스를 에너지로 전환할 때 발생하는 이산화탄소를 포집하고 저장하는 것을 모두 포함합니다.

현재 전 세계적으로 BECCS 기술을 사용하는 플랜트가 5곳 있습니다. 이 시설들은 매년 약 150만 톤의 CO2를 포집합니다. BECCS 기술은 많은 잠재력을 가지고 있습니다. 에너지 생산 측면에서 가장 크고 수익성이 높은 BECCS 적용 분야는 CCS를 활용한 바이오에탄올 생산입니다. 이미 관련 기술이 개발되었습니다. BECCS의 중요한 응용 분야 중 하나는 폐기물 에너지화(WtE)입니다. 이는 탄소 포집 및 저장 시장의 성장을 위한 기회를 창출합니다.

시장 세분화

기술 인사이트

기술적으로 볼 때, 시장은 연소 전 포집, 산소 연료 연소 포집, 연소 후 포집의 세 가지 부문으로 나뉩니다. 연소 전 포집 부문이 예측 기간 동안 가장 큰 매출 비중을 차지할 것으로 예상됩니다. 가스화 및 개질 공정을 통해 주로 수소(H2), 일산화탄소, 이산화탄소(CO2)로 구성된 "합성가스(syngas)"라는 기체 연료가 생성됩니다. 연소 전 포집은 이러한 공정에서 이산화탄소를 분리하는 단계입니다. 이 과정에서 연료는 고체, 액체 또는 기체 형태로 수소와 이산화탄소 혼합물로 변환됩니다. 연소 전 시스템에서는 증기, 공기 또는 산소를 사용하는 반응기에서 1차 연료를 처리하여 주로 일산화탄소와 수소(합성가스)의 혼합물을 생성합니다.

수소와 이산화탄소 분리를 위한 연소 전 연구 개발 활동은 고온/신소재, 공정 강화, 나노소재 등을 중심으로 향상된 용매, 고체 흡착제, 막 시스템에 집중되고 있습니다. 또한, 여러 기술의 특성을 결합한 하이브리드 기술과 같은 새로운 아이디어에 대한 연구도 활발히 진행되고 있습니다.

두 번째로 큰 비중을 차지할 것으로 예상되는 기술은 연소 후 포집입니다. 연소 후 장치는 주 연료가 공기 중에서 연소될 때 발생하는 배기가스에서 이산화탄소를 분리합니다. 이러한 시스템은 일반적으로 액체 용매를 사용하여 질소가 주를 이루는 배기가스 흐름에서 극소량의 이산화탄소를 흡수합니다. 적절한 용매에 흡수시킴으로써 연소 생성물에서 이산화탄소를 제거할 수 있습니다. 이를 연소 후 포집이라고 합니다. 용매가 흡수한 이산화탄소를 방출하면, ​​이를 압축하여 저장 및 운송합니다.

최종 사용자 인사이트

최종 사용자 산업별로는 석유 및 가스, 석탄 및 바이오매스 발전소, 철강, 화학 부문으로 나뉩니다. 석유 및 가스 부문이 가장 큰 매출 비중을 차지하며 연평균 5.47%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술은 석유 및 가스 산업에서 대기 중으로 배출되는 온실가스량을 줄이기 위해 사용됩니다. 석유 및 가스 산업은 석유 회수 증진(EOR)을 위해 심층, 육상 또는 해상 지질층에 이산화탄소를 저장하는 CCS 기술을 개발해 왔습니다. 특정 조건에서 이러한 기술은 염수층 및 유전과 가스전에서 경제적으로 실현 가능합니다. 석유 산업에서 이산화탄소는 기존 유전의 석유 회수 증진(EOR)에 자주 사용됩니다. 결과적으로 탄소 포집 및 저장 시장은 성장하고 있습니다.

석탄 및 바이오매스 발전소 부문이 두 번째로 큰 비중을 차지할 것입니다. 이산화탄소의 주요 배출원 중 하나는 석탄을 이용한 전력 생산입니다. 대부분의 경우, 발전용 석탄은 분쇄 석탄 보일러에서 연소되며, 이 과정에서 대기압 배기가스 중 최대 14%의 이산화탄소가 배출됩니다. CCP 기술 중 하나인 IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) 기술은 석탄, 중유, 그리고 탄소 함유 폐기물을 이용하여 전력을 생산하기 위해 개발되었으며, 기존 기술보다 효율성이 더 높을 것으로 예상됩니다.

바이오매스를 주 연료 또는 보조 연료로 사용하는 식물은 바이오매스 성장 주기 동안 대기에서 흡수한 탄소에 대해 탄소 배출량 감축 효과를 인정받을 수 있기 때문에, 순 이산화탄소 배출량 감축 요구는 바이오매스 연료 사용량 증가로 이어질 수 있습니다.

지역 분석

북미는 연평균 6.6%의 성장률을 기록하며 세계 시장을 주도할 것으로 예상됩니다. 북미 CCS 시장은 청정 기술에 대한 수요 증가와 EOR(Enhanced Oil Recovery, 향상된 석유 회수) 공정에서 CO2 사용 증가에 힘입어 크게 성장할 전망입니다. 글로벌 CCS 연구소(Global CCS Institute)에 따르면, 2020년 전 세계적으로 24개의 CO2 포집 및 주입 시설이 가동 중이었으며, 그중 12개가 미국에 있었습니다.

미국에서 이산화탄소를 포집하여 주입하는 분야에는 화학 물질, 수소, 비료, 천연가스 처리 및 전력 생산 등이 있습니다. 이러한 시설들은 이산화탄소를 지하 지질층에 저장하거나 고갈된 유전의 원유 생산량을 늘리는 데 활용하기 위해 이산화탄소를 포집하여 주입합니다. 이러한 과정을 석유 회수 증진(EOR)이라고 합니다.

유럽 ​​탄소 포집 및 저장 시장 동향