미국 텍사스주 서부 퍼미안 분지에 건설된 ‘스트라토스(STRATOS)’는 그 실험의 상징이다. 석유회사 옥시덴털페트롤리엄의 탄소관리 자회사 1PointFive와 자산운용사 블랙록이 추진한 이 시설은 완전 가동 시 공기에서 연간 최대 50만톤의 이산화탄소를 직접 분리해 지하에 저장하도록 설계됐다.
기존 세계 최대 직접공기포집 시설보다 설계용량이 10배 이상 크다. 계획대로 가동된다면 직접공기포집 기술이 소규모 실증설비에서 산업시설로 넘어가는 중요한 시험대가 된다.
그러나 스트라토스는 아직 ‘연간 50만톤을 제거하는 공장’이 아니다. 50만톤은 완전 가동을 전제로 한 설계용량이다.
당초 2024년 말 또는 2025년 가동을 목표로 했지만 일정이 여러 차례 미뤄졌다. 2026년 시운전 과정에서도 일부 비공정 설비에 문제가 발생해 수리가 진행됐다. 옥시덴털은 3·4번 설비열차 수리와 시운전을 거쳐 2026년 말 완전 가동을 목표로 하고 있다.
거대한 설계 숫자와 실제 검증된 제거량을 구분해야 하는 이유다.
CCS와 CDR은 서로 다른 기술
탄소포집이라는 말은 여러 기술을 한꺼번에 지칭해 혼란을 일으킨다.
화력발전소나 시멘트·철강·수소 공장의 배기가스에서 이산화탄소를 분리해 저장하는 기술은 탄소포집·저장(CCS)이다. 이 기술은 공장에서 발생할 배출량의 일부가 대기로 나가는 것을 막는다. 배출 회피 또는 감축 기술이지, 이미 대기 중에 쌓인 탄소를 줄이는 것은 아니다.
반면 탄소제거(CDR)는 대기 중 이산화탄소를 실제로 꺼내 육상·해양·암석·지질층 등에 저장하는 활동이다. 제거된 양이 생산·운송·저장 과정에서 새로 발생한 배출량보다 많아야 순제거로 인정할 수 있다.
직접공기포집(DAC)은 CDR에 사용되는 기술 가운데 하나다. 공기를 장치 안으로 끌어들여 이산화탄소만 선택적으로 흡수한 뒤 분리한다. 포집된 탄소를 지하에 영구 저장하면 직접공기포집·저장(DACCS)이 된다.
반대로 포집한 이산화탄소를 합성연료나 탄산음료처럼 짧은 기간 사용한 뒤 다시 대기로 배출하면 영구적인 탄소제거로 보기 어렵다.
공기 2500톤에서 이산화탄소 1톤 찾기
화력발전소의 배기가스에는 이산화탄소가 비교적 높은 농도로 들어 있다. 반면 일반 대기의 이산화탄소 농도는 약 0.04%에 불과하다.
대략 공기 2500톤 이상을 처리해야 이산화탄소 1톤에 해당하는 양을 만날 수 있다. 실제 설비에서는 포집효율과 공기 흐름, 수분, 온도 등의 영향을 받기 때문에 더 많은 공기를 움직여야 한다.
직접 공기포집 시설에 거대한 팬과 넓은 접촉면이 필요한 이유다.
스트라토스는 액체 흡수제를 사용하는 방식으로 설계됐다. 대형 팬으로 공기를 끌어들여 이산화탄소와 반응하는 알칼리성 용액에 접촉시킨다. 이후 여러 화학반응과 고온 재생과정을 거쳐 고농도의 이산화탄소를 다시 분리한다.
분리된 이산화탄소는 압축돼 파이프라인 또는 관련 설비를 거쳐 깊은 지질층에 주입된다. 흡수제는 재생해 다시 사용한다.
문제는 흡수제를 재생하고 이산화탄소를 분리하는 데 많은 열과 전기가 필요하다는 점이다. 미국 에너지부 산하 ARPA-E 자료에 따르면 직접공기포집은 기술에 따라 이산화탄소 1톤을 제거하는 데 최대 약 10GJ의 에너지가 필요할 수 있다.
이 에너지를 석탄이나 천연가스로 공급하면 탄소를 포집하면서 또 다른 탄소를 배출하는 모순이 발생한다. 천연가스 채굴·수송 과정에서 누출되는 메탄까지 포함하면 순제거량은 더 작아질 수 있다.
따라서 시설 정면에 표시된 ‘포집량’보다 전력·열 생산과 자재, 운송, 압축, 지중주입을 모두 뺀 ‘순제거량’이 중요하다.
연간 50만톤, 세계 배출량의 0.001% 수준
연간 50만톤은 개별 탄소제거 시설로는 매우 큰 규모다. 그러나 세계 배출량과 비교하면 극히 작다.
세계 에너지 관련 이산화탄소 배출량은 연간 약 380억톤에 이른다. 스트라토스가 설계용량을 매년 100% 달성하고 모든 과정이 순제거로 인정된다고 가정해도 세계 연간 에너지 배출량의 약 0.0013%에 해당한다.
세계 배출량 1년치를 제거하려면 이론적으로 스트라토스와 같은 시설 약 7만6000개가 1년 동안 완전 가동돼야 한다. 여기에는 각 시설에 필요한 에너지와 흡수제, 철강, 시멘트, 파이프라인, 지중저장소가 고려되지 않았다.
스트라토스의 의미는 세계 배출량을 당장 크게 줄이는 데 있지 않다. 대형 직접공기포집 시설이 실제로 안정적으로 작동하는지, 어느 정도 에너지를 소비하는지, 설계용량과 실제 제거량 사이에 얼마나 차이가 나는지 확인하는 데 있다.
2년 지연된 스트라토스 … 상용화의 현실 보여줘
스트라토스는 당초 일정보다 가동이 계속 늦어졌다. 2026년 시운전 중 발견된 문제는 핵심 포집공정보다 주변 구성품과 관련된 것으로 전해졌지만 대형 설비를 상용 규모로 통합하는 일이 얼마나 어려운지를 보여준다.
실험실에서 흡수제의 성능이 좋다고 해서 수만 개의 부품과 팬, 펌프, 열교환기, 재생설비가 연결된 공장이 곧바로 안정적으로 돌아가는 것은 아니다.
가동률도 중요하다. 연간 50만톤 설비가 정비와 고장, 에너지 부족으로 절반만 가동되면 실제 포집량은 25만톤으로 줄어든다. 여기에 시설 운영에서 발생한 배출량을 빼면 인증 가능한 순제거량은 더 적어진다.
스트라토스의 최종 성적표는 준공식이 아니라 다음 자료를 통해 판단해야 한다.
- 실제 연간 포집량
- 설계용량 대비 가동률
- 이산화탄소 1톤당 전력·열 사용량
- 시설 전체 생애주기 배출량
- 지하에 주입한 양과 누출 여부
- 제거 1톤당 총비용
- 정부 보조금과 세제혜택 비중
- 판매된 탄소배출권과 실제 저장량의 일치 여부
2026년 8월 현재 스트라토스는 완전 가동 후 실적을 발표한 시설이 아니라 시운전과 수리를 거쳐 연말 가동을 목표로 하는 시설로 보는 것이 정확하다. 1PointFive 스트라토스 프로젝트
포집한 탄소는 어디에 저장하나
직접공기포집이 실제 탄소제거가 되려면 포집한 이산화탄소를 장기간 격리해야 한다.
미 EPA 허가 관련 보도에 따르면 스트라토스는 포집한 이산화탄소를 압축해 텍사스 지하 염수층에 저장하는 방식을 추진하고 있다. 미국 환경보호청은 지하수 보호를 위해 별도의 Class VI 주입정 허가를 부여했다. 운영사는 주입 전 지질조사와 압력관리, 지하수 감시, 폐쇄 후 모니터링 의무를 이행해야 한다.
적절한 지질층에 주입된 이산화탄소는 암석 틈에 갇히거나 염수에 녹고, 장기적으로 일부가 광물과 반응해 고정될 수 있다.
하지만 저장소 선정과 누출 감시, 지하 압력, 유발지진, 폐쇄 후 책임을 둘러싼 문제가 남는다. 운영회사가 수십 년 뒤 사라졌을 때 누가 저장소를 관리할지도 정해야 한다.
포집량만 측정하고 저장 과정의 누출과 장기 안정성을 확인하지 않으면 탄소제거의 완결성이 확보되지 않는다.
제거 비용 1톤당 수백달러 … 100달러 목표는 아직 멀어
직접공기포집의 가장 큰 장벽은 비용이다.
현재 DAC 비용은 기술과 에너지원, 금융비용, 시설 규모에 따라 이산화탄소 1톤당 수백달러에서 1000달러 이상까지 다양하게 추정된다. 실제 초기 상업시설의 순제거 비용은 400∼700달러 수준이 될 수 있다는 분석도 있다.
국제에너지기구 IEA 온실가스 연구개발프로그램 비용 평가는 기술혁신과 대규모 보급, 값싼 재생에너지를 전제로 장기적으로 1톤당 100달러 아래로 낮아질 가능성을 제시한다.
그러나 최근 분석에서는 대형 액체식 DAC가 충분히 보급된 뒤에도 순제거 비용이 약 150∼230달러 수준에 머물 수 있다는 전망이 나온다. 에너지 비용이 전체 비용의 절반을 차지할 수 있기 때문이다.
비용이 높으면 자발적 탄소배출권을 구매할 여력이 있는 빅테크·금융·항공기업에 시장이 집중된다. 정부 보조금과 세제지원이 줄거나 기업의 탄소중립 약속이 후퇴하면 수요도 급격히 줄 수 있다.
기술의 성패는 탄소를 잡을 수 있느냐뿐 아니라 누가 그 비용을 지속적으로 지불하느냐에 달렸다.
숲이 제거하는 탄소와 기계가 제거하는 탄소
2026년 세계에서 제거되는 이산화탄소는 연간 약 22억톤으로 추산된다. 숫자만 보면 스트라토스보다 압도적으로 크다.
그러나 대부분은 신규 기계설비가 아니라 조림·재조림·산림관리 등 전통적인 육상 흡수원에서 나온다. 직접공기포집, 바이오차, 강화 암석풍화 같은 신규 CDR 기술이 차지하는 비중은 전체의 약 0.1%에 불과하다.
세계 탄소제거 현황 보고서는 지구온난화를 1.5도 안팎으로 제한하는 지속 가능한 경로에서는 2050년 연간 약 70억∼90억톤의 탄소제거가 필요할 수 있다. 현재 연간 약 22억톤에서 네 배가량 늘려야 한다. 특히 영구성이 높은 신규 제거기술은 지금보다 훨씬 빠르게 확대돼야 한다.
나무와 토양은 상대적으로 저렴하고 생태계 복원 효과가 있지만 산불·가뭄·벌목·병해충으로 저장한 탄소가 다시 배출될 수 있다. 넓은 토지가 필요해 식량생산과 지역주민의 토지권을 침해할 가능성도 있다.
지질저장과 광물화는 수백년에서 수천년의 영구성을 기대할 수 있지만 비용과 에너지 사용량이 높다. 어느 한 기술이 모든 문제를 해결하기보다 서로 다른 제거기술을 목적과 지역에 맞게 조합해야 한다.
현무암을 논에 뿌려 탄소를 돌로 바꾼다
2025년 1억달러 규모의 XPRIZE 탄소제거 대회에서 대상과 상금 5000만달러를 받은 기업은 거대한 기계식 포집설비가 아니었다.
Mati Carbon은 인도와 아프리카의 소규모 농경지에 잘게 부순 현무암을 뿌리는 ‘강화 암석풍화’ 기술을 제시했다.
자연에서는 빗물에 녹은 이산화탄소가 약한 탄산을 만들고, 이 물이 규산염 암석과 반응한다. 이 과정에서 탄소는 중탄산이온 형태로 바뀌어 물을 따라 이동하고, 장기간 저장될 수 있다.
Mati Carbon은 이 자연풍화를 빠르게 만들기 위해 현무암을 잘게 분쇄해 표면적을 넓힌 뒤 논과 밭에 살포한다. 현무암에서 나온 칼슘·마그네슘 등은 산성화된 토양을 개선하고 작물에 영양분을 공급할 가능성도 있다.
XPRIZE는 Mati Carbon이 농민과 협력해 실제 현장에 기술을 적용하고, 제거량을 측정·검증하는 체계를 구축한 점을 높게 평가했다.
하지만 현무암을 채굴하고 분쇄·운송하는 과정에서 에너지와 탄소가 사용된다. 지역별 토양과 강수량, 온도에 따라 반응속도도 다르다. 실제 제거량을 빠르고 정확하게 측정하기 어렵다는 것이 최대 과제다.
암석을 얼마나 뿌렸는지가 아니라 그 가운데 얼마가 실제 대기 중 이산화탄소와 반응했고, 얼마나 오래 저장됐는지를 입증해야 한다.
바이오차·유기폐기물 저장도 상용화 경쟁
XPRIZE 준우승 기술들은 탄소제거가 하나의 방식에만 의존하지 않는다는 사실을 보여준다.
바이오차
프랑스 기업 NetZero는 작물 부산물을 산소가 적은 조건에서 열분해해 바이오차를 만든다. 식물이 성장하며 흡수한 탄소 일부를 잘 분해되지 않는 고체 형태로 바꿔 토양에 저장한다.
토양의 수분 보유력과 비옥도를 높일 가능성이 있지만 원료를 지속 가능하게 조달해야 한다. 바이오차 생산을 위해 산림을 훼손하거나 농업잔재를 과도하게 수거하면 생태계 편익이 사라질 수 있다.
유기폐기물 지중 저장
Vaulted Deep은 처리하기 어려운 유기폐기물을 슬러리 형태로 만들어 깊은 지하층에 주입한다. 폐기물이 분해되며 메탄을 발생시키는 것을 막고 유기탄소를 장기간 격리한다는 개념이다.
그러나 지하수 오염과 주입정 안정성, 저장물질의 장기 변화에 대한 감시가 필요하다.
해양 탄소제거
해수의 알칼리도를 높여 대기 중 이산화탄소를 더 흡수하게 하거나 해수에서 이산화탄소를 직접 분리하는 기술도 시험 중이다.
바다는 막대한 탄소를 저장할 잠재력이 있지만 해양 생태계와 화학 조성에 미칠 영향을 충분히 파악하지 못했다. 제거량이 실제로 얼마나 추가됐는지 측정하는 것도 어렵다.
탄소배출권 1장과 실제 제거 1톤은 같은가
CDR 산업은 탄소배출권 판매에 크게 의존한다. 기업은 제거사업에 돈을 지불하고 이산화탄소 1톤을 제거했다는 인증서를 구매한다.
그러나 탄소배출권 1장이 항상 실제 순제거 1톤을 의미하는 것은 아니다.
시설 운영에 사용된 에너지와 원료 생산·운송 배출량을 빼야 한다. 나무나 토양처럼 탄소가 다시 배출될 수 있는 방식은 영구성 위험도 반영해야 한다. 같은 제거량을 사업자와 국가, 구매기업이 중복으로 계산해서도 안 된다.
탄소제거의 신뢰성을 확보하려면 최소한 다음 사항이 공개돼야 한다.
- 기준선보다 추가로 제거된 탄소인지
- 전체 생애주기를 반영한 순제거량인지
- 저장기간이 몇 년인지
- 누출과 재배출 위험을 어떻게 관리하는지
- 제3자 검증을 받았는지
- 동일 제거량이 이중 판매되지 않았는지
- 제거 실패 시 누가 보상할 것인지
탄소제거 산업의 핵심 기술은 팬이나 흡수제뿐 아니라 측정·보고·검증, 즉 MRV 체계라는 말이 나오는 이유다.
석유회사가 탄소제거를 주도하는 역설
스트라토스의 모기업은 세계적인 석유·가스 생산회사 옥시덴털이다. 옥시덴털은 DAC 기술기업 Carbon Engineering을 인수하고 탄소제거 사업을 새로운 성장 분야로 추진하고 있다.
석유회사는 대형 화학공장과 파이프라인, 지질탐사, 지하주입 설비를 운영한 경험이 있어 DAC와 지중저장 사업에 필요한 역량을 보유하고 있다.
동시에 근본적인 이해상충이 발생한다. 탄소제거 기술이 대규모로 가능하다는 주장이 석유와 가스 생산을 계속하는 명분으로 사용될 수 있기 때문이다.
포집한 이산화탄소를 고갈된 유전에 주입해 원유 생산량을 늘리는 석유회수증진법(EOR)에 사용하면 제거사업이 추가 화석연료 생산으로 이어질 수 있다. 스트라토스는 지하 염수층 영구저장을 추진하고 있지만 모기업의 석유사업과 탄소제거 전략을 분리해 검증해야 한다는 지적은 계속된다.
CDR은 시멘트 공정배출이나 일부 농업·항공처럼 완전히 없애기 어려운 ‘잔여배출’을 상쇄하는 데 우선 사용해야 한다. 계속 배출하기 쉬운 산업이 비싼 제거 크레디트를 구매해 기존 사업을 유지하는 수단이 돼서는 안 된다.
탄소제거가 지구를 과거로 되돌리지는 못한다
대기 중 이산화탄소를 제거하면 장기적으로 온난화를 낮추는 데 도움이 된다. 하지만 이미 발생한 모든 피해를 되돌릴 수 있는 것은 아니다.
빙하 붕괴와 생태계 멸종, 해수면 상승, 영구동토 융해, 해양순환 변화 가운데 일부는 탄소농도가 낮아져도 수십 년에서 수천 년간 지속될 수 있다.
먼저 배출해 온도를 1.5도 이상 올린 뒤 미래 기술로 탄소를 제거하면 된다는 ‘오버슈트’ 전략은 위험하다. 탄소제거 기술이 예상만큼 확대되지 않거나 비용이 떨어지지 않으면 인류는 높은 온도와 막대한 부채만 떠안게 된다.
CDR은 보험이 될 수 있지만 사고를 예방하는 브레이크를 대신할 수는 없다.
기자의 시선 "탄소를 빨아들이기 전에 배출 밸브부터 잠가야 한다"
스트라토스는 실패해도 의미가 있고 성공해도 한계가 분명한 실험이다.
성공한다면 대형 직접공기포집 시설의 실제 에너지 사용량과 비용, 가동률, 지중저장 능력을 확인할 수 있다. 기술이 반복 건설을 통해 저렴해질 가능성도 시험할 수 있다.
실패하거나 성능이 기대에 미치지 못한다면 탄소중립 계획이 아직 검증되지 않은 미래 제거량에 지나치게 의존해서는 안 된다는 교훈을 남길 것이다.
연간 50만톤은 개별 공장으로는 거대한 숫자지만 세계 연간 에너지 배출량의 약 0.001%에 불과하다. 한쪽에서 공기 중 탄소를 어렵게 제거하는 동안 다른 쪽에서 새로운 유전과 가스전, 석탄발전소를 확대한다면 제거기술은 끝없는 뒤처리를 맡게 된다.
가장 저렴하고 확실한 탄소대책은 애초에 배출하지 않는 것이다. 재생에너지와 에너지효율, 전기화, 화석연료 감축이 먼저고 탄소제거는 그 뒤에 남는 배출을 처리해야 한다.
인류는 결국 대기 중 이산화탄소 일부를 제거해야 한다. 이미 너무 많은 탄소를 배출했고 농업·산업 공정처럼 완전히 없애기 어려운 배출도 남기 때문이다. 문제는 CDR의 존재가 아니라 사용 순서다.
탄소제거를 감축과 분리해 추진하면 필요한 기후기술이 된다. 감축 대신 사용하면 화석연료 산업의 수명연장 장치가 된다.
하늘에서 탄소를 빨아들이는 공장은 인류의 기술적 자신감을 보여준다. 동시에 대기 중에 이산화탄소를 버리는 것은 너무 쉬웠지만 다시 꺼내는 일은 얼마나 비싸고 어려운지를 증명하는 거대한 경고판이기도 하다.











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