탄소중립과 넷제로(Net-Zero)를 향한 글로벌 CCUS 기술개발 동향과 사업화 전략

Ⅰ. 기후변화대응, 탄소중립과 탄소자원화 실태와 전망 27



1. 국내외 기후변화와 온실가스 대응전략 27

1-1. 국내외 기후변화 현황 27

1) 전 지구 이상기후 발생 주요 원인 27

(1) 지구온난화 27

(2) 엘니뇨 종료 이후 중립상태 지속 28

(3) 북극 해빙면적의 지속적인 감소 29

(4) 유라시아 대륙의 많은 눈덮임 29

2) 주요국 이상기후 발생과 피해 현황 31

(1) 유럽 31

(2) 아시아/호주 32

(3) 북미/남미 33

3) 국내 이상기후 발생 현황 35

(1) 국내 이상기후 현상 35

(2) 국내 이상기후 발생 현황 35

(3) 국내 기후변화 전망 37

1-2. 기후변화 대응 필요성 38

1) 기후변화 대응 필요성 38

(1) 기후 ‘변화’를 넘어 ‘위기’의 시대로 진입 38

(2) 기후변화 대응의 편익 38

2) IPCC 1.5℃ 특별보고서 39

(1) IPCC 1.5℃ 특별보고서 채택 39

(2) 1.5℃ 목표 달성을 위한 조건 39

1-3. 국내외 온실가스 배출 및 감축 목표 41

1) 국내 온실가스 배출 현황 41

(1) 국내 온실가스 배출 41

(2) 온실가스 배출 수준 43

2) 2030년 국내 온실가스 감축 목표 44

(1) 2030년 온실가스 감축 목표 수립 배경 44

(2) 국내 온실가스 감축 여건 44

(3) 2030년 온실가스 감축 목표 45

(4) 2030년 온실가스 감축 목표 상향안 제시 46

3) 국내 온실가스 감축 정책 49

(1) 제도 및 법률 49

(2) 온실가스 감축 정책 52

4) 세계 온실가스 배출 및 감축 목표 56

(1) 세계 온실가스 배출 현황 56

(2) 세계 온실가스 감축 목표 57



2. 탄소중립과 넷제로(net-zero) 글로벌 트랜드 60

2-1. 탄소중립 개요와 동향 60

1) 탄소중립, 기후중립, 넷제로(net-zero) 개념 60

2) 국가별 넷제로 목표와 사례 61

(1) 독일의 넷제로 시나리오 62

(2) 프랑스의 넷제로 시나리오 63

3) 넷제로(net-zero) 목표 달성 방법 64

2-2. 탄소중립 글로벌 트랜드와 시장 전망 66

1) 세계 137개국 탄소중립 선언 66

(1) EU 67

(2) 미국 69

(3) 중국 70

(4) 일본 71

2) 온실가스 관련 규제 마련 73

(1) 탄소가격제(Carbon Pricing) 73

(2) 석탄발전 퇴출 확대 75

(3) 수송부문의 탈탄소화 76

3) 산업구조 변화 전망 77

(1) 기업들의 탄소중립 선언 77

(2) RE100 참여 기업 확대 78

(3) 완성차 기업의 탄소중립 달성 전략 79

4) 시장 전망 80

(1) 세계 시장 전망 80

(2) 국내 시장 전망 82

2-3. IEA 2050 Net Zero를 위한 에너지 섹터 로드맵 84

1) IEA 2050 Net Zero 로드맵 개요 84

2) 2050 Net Zero 달성을 위한 기간별 로드맵 84

3) 전력분야 세부 경로(2040년 Net Zero) 86



3. 탄소자원화 기술 및 주요국 대응 동향 88

3-1. 탄소자원화 기술 및 활용 88

1) 탄소자원화 기술의 대두 배경 88

(1) 대두 배경 88

(2) 미래 자원으로 가능성 89

2) 탄소자원화 기술과 활용분야 91

(1) 탄소자원화 기술 91

(2) 탄소자원화 활용분야 91

3) 탄소자원화 4대 기술 93

(1) C1 가스 리파이너리 93

(2) 인공광합성 94

(3) 바이오리파이너리 95

(4) CCU(이산화탄소 포집 및 전환) 97

4) CO2 이용 기술 99

(1) 오일회수증진(EOR) 99

(2) 화학원료 합성 100

(3) 바이오연료 생산 101

(4) 광물의 탄산화 101

3-2. 탄소자원화 주요국 대응 동향 102

1) 미국 102

2) 유럽 102

3) 중국 103

4) 한국 104



4. 국내외 탄소중립 정책과 대응방향 105

4-1. 해외 주요국 탄소중립 정책 동향과 추진전략 105

1) 개요 105

(1) 국가간 탄소중립 선언 주도권 경쟁 105

(2) 탄소중립 시대의 새로운 기업환경, ‘ESG’ 107

(3) 탄소중립 운동, ‘RE100(Renewable Energy 100)’ 109

2) 주요국 탄소중립 정책과 그린뉴딜 전략 110

(1) 유럽연합(EU) 110

(2) 미국 113

(3) 독일 114

(4) 중국 119

(5) 일본 122

4-2. 국내 탄소중립 정책 동향과 추진전략 125

1) ｢2050 탄소중립｣ 추진전략(案) 125

(1) 우리의 여건 진단 및 평가 125

(2) 2050 탄소중립을 위한 추진전략 127

(3) 3대 정책방향 및 10대 과제 129

(4) 탄소중립 제도적 기반 강화 138

(5) 추진체계 및 향후계획 143

2) ｢2050 탄소중립｣ 부문별 비전 및 전략 148

(1) 에너지 공급 148

(2) 산업 156

(3) 수송 166

(4) 건물 173

(5) 폐기물 180

(6) 농축수산(농업·축산·수산) 184

(7) 탄소 흡수원 188

3) 탄소중립 기술혁신 추진전략 193

(1) 개요 193

(2) 핵심기술 개발과 생태계조성 5대 전략 193

4) 탄소중립 기술혁신 추진전략 - 10대 핵심기술 개발방향 197

(1) 태양광·풍력 199

(2) 수소 205

(3) 바이오에너지 208

(4) 철강·시멘트 211

(5) 석유화학 214

(6) 산업공정 고도화 217

(7) 수송효율 220

(8) 건물효율 223

(9) 디지털화 226

(10) CCUS 229



Ⅱ. 국내외 CCUS 기술, 시장 동향과 전망 235



1. 탄소(CO2) 감축기술 235

1-1. 온실가스와 탄소 감축기술 개요 235

1) 온실가스와 탄소 감축기술 개념 235

2) 온실가스와 탄소 감축기술 분류 235

1-2. 온실가스와 탄소 감축 관련 주요 핵심 기술 237

1) CCUS 기술 237

(1) 기술 정의 237

(2) 기술 분류 237

2) 신재생에너지 기술 238

(1) 정의 238

(2) 범위 238

3) PtX(Power-to-x) 기술 239

(1) 개념 및 기술동향 239

(2) 전기화학적 에너지 저장 시스템(ESS) 240

(3) 수소 생산 및 저장 기술 241

(4) Solar Heat Storage 242



2. CCUS 관련 기술, 시장 동향 및 전망 244

2-1. CCUS 기술 개요 및 프로젝트 동향 244

1) CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술 개요 244

(1) CCUS 정의 244

(2) CCUS의 역사 247

(3) CCUS 범위 248

(4) CCUS 효용 및 필연성  251

2) 글로벌 CCUS 투자현황 및 탄소 감축 기여 전망 253

(1) CCUS 개발과 설비 투자 현황 253

(2) CCUS R&D 투자 동향 256

(3) CCUS의 탄소 감축 기여 전망 257

(4) CCUS 도입 전망 259

3) CCUS 도입 현황 및 전력 시스템에서의 역할 261

(1) 발전부문 CCUS 기술도입 동향 261

(2) 전력 시스템에서 CCUS의 역할 262

(3) 발전부문 CCUS 확대여건 및 정책방향 264

4) 글로벌 CCUS 시설 및 설비 동향 266

(1) 글로벌 CCUS 시설 동향 266

(2) 글로벌 CCUS 설비 규모 및 전망 269

2-2. 글로벌 CCUS 시장 전망과 주요기업 동향 271

1) CCUS 시장 전망 271

(1) CCUS 시장 전망 271

(2) CCUS 제품 및 제품군별 시장 전망 274

2) CCUS 관련 주요 해외기업 동향 285

(1) 해외 CCUS 주요 키플레이어 현황 285

(2) 해외 기업 동향 286

3) CCUS 관련 주요 국내기업 동향 294

(1) SK E&S 294

(2) SK이노베이션, SK에너지 295

(3) 포스코 296

(4) 두산중공업 298

(5) 현대중공업 299

(6) 삼성엔지니어링 300

(7) 롯데케미칼 301

(8) 현대오일뱅크 303

(9) S-OIL 304

(10) 한국전력공사 306

(11) 발전 5사(중부·남부·동서·남동·서부발전) 307

(12) 한국석유공사 311

(13) 한국지역난방공사 313

(14) 기타 314

2-3. CCUS 분야별 기술 개발 동향 316

1) CCUS 가치사슬별 기술개발 이슈 316

(1) 포집 316

(2) 저장 317

(3) 이용 318

2) 이산화탄소(CO2) 포집 기술 320

(1) 습식 포집 기술 322

(2) 건식 포집 기술 323

(3) 분리막 포집 기술 325

(4) 공기중 포집 기술 327

3) 이산화탄소(CO2) 저장 기술 329

(1) CO2 저장 기술 개요 329

(2) CO2 저장 기술 종류 331

4) 이산화탄소(CO2) 전환 기술 342

(1) 촉매 전환 기술 342

(2) 전기화학 전환 기술 346

(3) 광전기화학 전환 기술 348

(4) 광화학 전환 기술 352

(5) 생물학적 전환 기술 355



3. 국내외 CCUS 관련 정책 및 산업 동향 361

3-1. 국내 CCUS 정책 동향 361

1) 녹색성장 5개년 계획 361

(1) 개요 및 추진 배경 361

(2) 제1차 녹색성장 5개년 계획 361

(3) 제2차 녹색성장 5개년 계획 362

(4) 제3차 녹색성장 5개년 계획 363

2) 기후변화대응 기본 계획 365

(1) 개요 및 추진 배경 365

(2) 제1차 기후변화대응 기본계획 365

(3) 제2차 기후변화대응 기본계획 366

3) 기후·환경연구개발사업 2021년도 시행계획(안) 368

(1) 개요 368

(2) ’20년 추진현황 및 주요성과 370

(3) ’21년도 추진계획 371

(4) 사업별 ’21년 추진계획 중 CCUS 분야 375

(5) 향후 일정 389

4) 국가 온실가스 감축 로드맵 391

(1) 개요 및 추진 배경 391

(2) 국가 온실가스 감축 기본 로드맵 391

(3) 국가 온실가스 감축 로드맵 수정(안) 392

(4) 국가 온실가스 감축 목표 상향안 제시 393

5) 「다부처 대규모 CCS통합실증 및 CCU 상용화 기반구축」2021년도 시행계획(안) 395

(1) 추진 배경 및 필요성 395

(2) 사업개요(2021-2023) 396

(3) 2021년 투자 및 주요 추진계획 398

6) K-CCUS 추진단 발족과 주요사업 399

(1) 추진 배경 및 필요성 399

(2) K-CCUS 역할 401

(3) K-CCUS 추진단 구성 현황 402

(4) K-CCUS 추진단 사무국 개소 404

3-2. 주요 국가별 CCUS 산업, 정책 및 프로젝트 동향 405

1) 미국 405

(1) 산업 동향 405

(2) 정책 동향 405

(3) 기술 동향 408

(4) 미국 CCUS 프로젝트 409

2) 캐나다 410

(1) 산업 동향 410

(2) 정책 동향 411

(3) 캐나다 CCUS 프로젝트 412

3) 유럽 414

(1) 산업 동향 414

(2) 정책 동향 417

(3) 기술시장 동향 417

4) 영국 419

(1) 산업 및 정책 동향 419

(2) 영국 CCUS 프로젝트 419

5) 네덜란드 421

(1) 산업 및 정책 동향 421

(2) 네덜란드 CCS 프로젝트 422

6) 중국 426

(1) 산업 동향 426

(2) 정책 동향 428

(3) 중국 CCUS 프로젝트 430

7) 일본 435

(1) 산업 동향 435

(2) 정책 동향 435

(3) 일본 CCUS 프로젝트 436

8) 호주 439

(1) 산업 동향 439

(2) 정책 동향 439

(3) 호주 CCUS 프로젝트 442



Ⅲ. CCUS 관련 기술개발 동향과 연구과제 447



1. CCUS 관련 전략기술개발 로드맵 447

1-1. 탄소자원화 국가전략프로젝트 실증 로드맵 447

1) 추진 개요 447

2) 실증 로드맵 주요 내용 448

(1) 탄소전환 플래그십 실증 448

(2) 탄소광물 플래그십 실증 449

(3) 탄소자원화 전략 플랫폼 구축 450

3) 탄소자원화 실증 과제 도출 개요 452

4) 탄소자원화 국가전략프로젝트 실증 로드맵(안) 453

5) 탄소자원화 국가전략프로젝트 실증 세부 이행 로드맵 454

1-2. 이산화탄소 포집·활용(CCU) 기술혁신 로드맵(안) 455

1) 추진 개요 455

(1) 추진 배경 455

(2) 추진 경과 457

2) CCU 기술개발 동향 459

(1) CO2 포집 459

(2) CO2 화학전환 460

(3) CO2 생물전환 461

(4) CO2 광물탄산화 461

(5) 기타탄소 활용 462

3) 비전 및 추진전략 464

4) 세부 추진전략 464

(1) 핵심기술 확보 전략 464

(2) R&D 투자 촉진 484

(3) 제도적 기반 마련 487

(4) 실효적인 이행체계 구축 489

5) 향후 계획 491

1-3. 탄소중립 기술혁신 추진전략 10대 핵심기술(CCUS 중분류별) 추진전략 492

1) 저비용 CO2 포집 기술 493

(1) 연소 배가스 포집 기술 494

(2) 산업분야 공정가스 및 합성가스 포집 기술 495

(3) 바이오가스 및 매립지가스 포집 기술 496

(4) 연료 연소 중 원천분리 기술 497

(5) 차세대 포집 기술 498

2) 안전하고 효율적인 CO2 저장기술 499

(1) 수송 기술 500

(2) 탐사 기술 501

(3) 주입 기술 502

(4) 모니터링 기술 503

3) 신산업 창출 CO2 활용기술 504

(1) 연료전환 기술 505

(2) 화학제품 전환 기술 506

(3) 건축소재 광물화 기술 507

(4) 차세대 탄소소재화 기술 508



2. CCUS 관련 주요 특허 동향과 유망기술개발 연구과제 509

2-1. CCUS 관련 기술분야별 주요 특허 동향 509

1) CCUS 관련 특허출원 동향 509

(1) 개요 509

(2) 주요국 특허 동향 509

(3) 주요 출원인 동향 513

(4) 기술별 특허 동향 515

2) 이산화탄소의 재활용 기술 특허 동향 518

(1) 개요 518

(2) 세부 분야별 특허 동향 518

(3) 주요 출원인 동향 519

(4) 전기화학적 이산화탄소의 전환 기술의 개요 및 세부내용 520

2-2. CCUS 관련 기술개발 연구과제 522

1) 대규모 CCS 통합실증 및 CCU 상용화 기반구축 사업 총괄 관리 522

2) 대심도 해양 탐사시추를 통한 대규모 CO2 지중저장소 확보 524

3) 동해가스전을 활용한 중규모 CCS 통합실증 모델 개발 526

4) 대규모 포집기술/포집원 평가 및 150MW급 포집플랜트 FEED 설계안 개발 528

5) 탈황석고를 활용한 광물탄산화 기술 실증 및 온실가스 감축방법론 개발 530

6) CCUS 법률안 정비 및 수용성을 포함한 제도적 기반 구축 532

7) 철강 고로가스내 CO2 포집기술 격상 실증(80톤-CO2/일 급) 534

8) 코크스오븐활용 CO2 취입·전환 기술 실증(CO2 투입량 80톤/일 급) 535

9) 시멘트 산업 발생 CO2 활용 in-situ 탄산화 기술 개발 538

10) 시멘트 산업 배출 CO2 활용 저탄소 연료화 기술개발 540

11) 석유화학산업 NCC 배가스 대상 CO2 포집 파일럿 플랜트 실증 및 중립탄소활용

하이브리드 폴리우레탄 생산기술 개발 542

12) LNG 발전 연소배가스 대상 CO2 포집 기술 개발 544

13) 도심형 LNG 연소배가스 대상 CO2 포집 기술개발 546

14) CO2 지중저장 안전성 확보 기술개발 548

15) CO2 저장효율 향상 기술 개발 550

16) 탄소중립 실현을 위한 CO2 포집 연계형 저탄소 건물용 개질기 기술 개발 552

17) 1MW급 가스 연소시스템의 연소중 CO2 포집기술 파일럿 실증 555

18) 포집 CO2 활용 고부가 케미컬 제조 실증기술 개발 557

19) 블루 수소 제조를 위한 분리막 기반 컴팩트 이산화탄소 포집 시스템 실증 기술개발 559









표 목차







Ⅰ. 기후변화대응, 탄소중립과 탄소자원화 실태와 전망 27



<표1-1> 전지구 온도상승 1.5℃ vs 2℃ 주요 영향 비교 40

<표1-2> 국가 온실가스 배출량 및 증감률 42

<표1-3> 국가 온실가스 원단위 변화 추이 43

<표1-4> 수출의존도 및 제조업 비중 45

<표1-5> NDC 상향안 48

<표1-6> 기후변화 대응 및 에너지정책의 기본 원칙 49

<표1-7> 제3차 계획기간(2021∼2025년) 주요 운영 방향 51

<표1-8> 목표관리제 대상 선정 기준 51

<표1-9> 에너지절약전문기업의 투자 실적 53

<표1-10> 전기차·수소차 보급 및 보조금 지급 실적 54

<표1-11> 주요국의 기존 감축목표 및 기후정상회의 발표 내용 비교 58

<표1-12> 넷제로의 유사개념과 온실가스 배출범위와의 관계 60

<표1-13> 유럽 그린딜 주요 내용 67

<표1-14> ‘14.5계획’ 주요 내용 71

<표1-15> 녹색성장전략 3가지 방향성 72

<표1-16> 탄소가격제 73

<표1-17> EU, 탄소국경조정메커니즘(Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM) 74

<표1-18> EU 2023년/2030년 탄소국경제 74

<표1-19> 주요국 자동차 온실가스 배출 기준 76

<표1-20> 탄소중립을 선언한 세계 기업들 77

<표1-21> 세계 주요 기업의 RE100 달성 목표 및 현황 78

<표1-22> 완성차 기업들의 전기차 전환 목표 79

<표1-23> 글로벌 분야별 CO2 배출 전망 85

<표1-24> 탄소자원화의 주요 분야 92

<표1-25> 탄소자원화 기술개발 단계 92

<표1-26> 국내외 주요국 탄소중립 정책 추진 현황과 특징 107

<표1-27> EU의 탄소중립 목표 추이 110

<표1-28> EU 탄소중립 6대 주축분야 111

<표1-29> EU 그린딜 주요 실행정책 111

<표1-30> EU 그린딜 추진정책 내용 112

<표1-31> 바이든 대통령 공약 추진 상황 113

<표1-32> 바이든 행정부의 청정에너지 연구개발(R&D) 분야 114

<표1-33> 독일 난방 & 소송부문 연도별 탄소 배출권 가격 115

<표1-34> 교외 지역 자가용 출퇴근자에 대한 공제액 115

<표1-35> 2030년 부문별 탄소 배출목표 및 주요 방안 116

<표1-36> 최근 중국의 탄소배출 목표 변화 119

<표1-37> 중국 정부의 친환경차 육성 방향 120

<표1-38> 중국의 신에너지차 산업 발전을 위한 추진과제 121

<표1-39> 일본 그린성장전략 14대 분야 주요 내용 123

<표1-40> 우리 혁신역량‧부문별 기술의 우수성을 보여주는 지표‧사례 126

<표1-41> 주요과제 추진일정(안) 145

<표1-42> 수송 수단별 에너지원 166

<표1-43> 전기차·수소차 국내 연간 판매 목표 169

<표1-44> 탄소중립 10대 핵심기술 전략 요약 194

<표1-45> 전주기 함께달리기 R&D 개념 194

<표1-46> 산업의 저탄소 전환을 지원하기 위한 대형 예타사업 내용(예시) 195

<표1-47> 태양광 분야 2-Track의 기술혁신 프로젝트(예시) 195



Ⅱ. 국내외 CCUS 기술, 시장 동향과 전망 235



<표2-1> 이산화탄소 포집･전환･저장 기술의 정의 및 범위 248

<표2-2> CO2 CCUS 기술 범위 249

<표2-3> 각국 정부/민간 CCUS 투자계획(2020년) 253

<표2-4> 노르웨이 The Longship CCS Project 254

<표2-5> CCUS R&D 투자 현황 256

<표2-6> CCU R&D 연구개발 단계(‘11~’20 누적) 256

<표2-7> 시멘트·철강업종 탄소 저감 장애 요인과 저감 기술 259

<표2-8> 산업 내 제조공정별 이산화탄소 농도와 포집 비용 260

<표2-9> 2019년 세계 주요국가 CCUS 기술 적용 통한 이산화탄소 저장규모 268

<표2-10> 대규모 상업용 CCUS 프로젝트 현황(2020년 기준) 269

<표2-11> CCUS 설비 규모 및 활용분야 변화추이 270

<표2-12> 다양한 CCUS 시장 전망 271

<표2-13> BCC Research, CCUS 기술분야별 글로벌 시장 전망 272

<표2-14> CO2 사용의 시장 잠재력 추정 276

<표2-15> 주요 CCU 제품군 분류 278

<표2-16> CO2 유래 액체 연료 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 279

<표2-17> CO2 유래 메탄 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 280

<표2-18> CO2 유래 메탄올 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 281

<표2-19> CO2 유래 개미산 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 281

<표2-20> CO2 유래 합성가스 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 282

<표2-21> CO2 유래 폴리머 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 283

<표2-22> CO2 포함 콘크리트 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 283

<표2-23> 탄산염 골재 분야 주요 장벽 및 미래 시장 가능성 284

<표2-24> CCUS 주요 키플레이어 현황 285

<표2-25> CCUS 기술 관련 기존 오일메이저 및 순수 CCUS 기술 기업 287

<표2-26> 탄소포집 기술과 포집된 이산화탄소를 활용하는 스타트업 기업 288

<표2-27> 포집방식별 특징 316

<표2-28> 국내외 주요 저장조건 비교 317

<표2-29> 이용기술별 특징 318

<표2-30> 제품별 상용화 단계 비교 319

<표2-31> 국내 주요 기술개발 동향 346

<표2-32> 이산화탄소 광전환 연구 국내 동향 351

<표2-33> 에너지원과 탄소원에 따른 미생물 분류표 356

<표2-34> 해외 주요 기업의 광합성 미생물(미세조류) 기반 유용물질 생산 동향 357

<표2-35> 미국 Electrofuels 관련 이산화탄소의 생물학적 전환기술 개발 연구과제 358

<표2-36> 유럽내 전기생합성 미생물 기반 이산화탄소 전환 관련 대형 컨소시움 연구프로젝트 359

<표2-37> 국내 CO2 생물학적 전환기술 관련 주요 연구그룹 및 과제수행 내용 360

<표2-38> 제1차 녹색성장 5개년 계획 정책 방향 362

<표2-39> 제1차 기후변화대응 기본계획상 기후변화대응 추진 전략 366

<표2-40> ‘21년 시행계획 수립 대상사업 368

<표2-41> 사업별 구분 373

<표2-42> 기술별 구분 374

<표2-43> 연차별 예산현황(안) 375

<표2-44> 연구비 1억 원 당 논문, 특허 및 기술이전 성과 376

<표2-45> 계속과제‘21년 평가일정 377

<표2-46> 신규과제‘21년 예산(안) 379

<표2-47> 연차별 예산현황 및 투자계획(안) 383

<표2-48> 연차별 예산현황 및 투자계획(안) 386

<표2-49> 월별 일정 389

<표2-50> 사업별 일정 390

<표2-51> 2030 국가 온실가스 감축 로드맵 수정안 392

<표2-52> NDC 상향안 394

<표2-53> ‘21년 투자 계획(안) 398

<표2-54> 주요 추진 내용 398

<표2-55> K-CCUS 추진단 기능 및 역할 402

<표2-56> 미국, 대규모 상업용 CCUS 프로젝트 현황(2020년 기준) 409

<표2-57> 주요 CCS 프로젝트 현황 413

<표2-58> 중국의 CCUS 시범공정 기본 현황 430

<표2-59> 일본 에너지·환경 이노베이션 전략의 중점 기술 436

<표2-60> 호주 CCS 관련 프로그램 441

<표2-61> 호주의 주요 CCS 프로젝트 443



Ⅲ. CCUS 관련 기술개발 동향과 연구과제 447



<표3-1> 탄소자원화 기술 체계 447

<표3-2> 탄소전환 플래그십 추진 단계 448

<표3-3> 탄소광물 플래그십 추진 단계 449

<표3-4> 주요국 CCU 실증·상용화 사례 463

<표3-5> 중점기술 선정 기준 465

<표3-6> CCU 세부분야별 중점 기술 467

<표3-7> CCU 세부분야별 기술혁신 마일스톤 469

<표3-8> CO2 포집 분야 중점 기술 471

<표3-9> 중점기술 마일스톤 472

<표3-10> ‘30년 상용화 화학제품 후보군 473

<표3-11> CO2 화학전환 분야 중점 기술 475

<표3-12> 중점기술 마일스톤 476

<표3-13> CO2 생물전환 분야 중점 기술 478

<표3-14> 중점기술 마일스톤 479

<표3-15> ‘30년 상용화 무기탄산염 제품 후보군 480

<표3-16> CO2 광물탄산화 분야 중점 기술 481

<표3-17> 중점기술 마일스톤 481

<표3-18> 기타탄소 활용 분야 중점 기술 483

<표3-19> 중점기술 마일스톤 483

<표3-20> 발전･산업별 CO2 포집 실증 추진전략 485

<표3-21> 테스트베드 및 기술지원 플랫폼 구축·활용 예시 486

<표3-22> 부처별 역할 분담(안) 489

<표3-23> 중점과제 및 기술개발 목표 494

<표3-24> 중점과제 및 기술개발 목표 495

<표3-25> 중점과제 및 기술개발 목표 496

<표3-26> 중점과제 및 기술개발 목표 497

<표3-27> 중점과제 및 기술개발 목표 498

<표3-28> 중점과제 및 기술개발 목표 500

<표3-29> 중점과제 및 기술개발 목표 501

<표3-30> 중점과제 및 기술개발 목표 502

<표3-31> 중점과제 및 기술개발 목표 503

<표3-32> 중점과제 및 기술개발 목표 505

<표3-33> 중점과제 및 기술개발 목표 506

<표3-34> 중점과제 및 기술개발 목표 507

<표3-35> 중점과제 및 기술개발 목표 508

<표3-36> 전기화학적 이산화탄소의 전환 기술 관련 연도별 출원 현황 518

<표3-37> 대표적 전기화학적 이산화탄소의 전환 기술 520



















그림 목차







Ⅰ. 기후변화대응, 탄소중립과 탄소자원화 실태와 전망 27



<그림1-1> 2019년 전 지구 기온 편차 분포(평년: 1981∼2010) 28

<그림1-2> 2019년 11월 전 지구 해수면온도 평년편차분포도(ERSSTv5) 28

<그림1-3> 2019년 9월(왼쪽) 및 10월(오른쪽) 평년대비 북극 해빙면적 시계열 29

<그림1-4> 1967∼2019년 10월 북반구 및 유라시아 대륙 눈덮임 면적 시계열 29

<그림1-5> 2019년 10월 눈덮임 평년(1970년 8월~2000년 8월)편차 30

<그림1-6> 국내 이상기후 현상 35

<그림1-7> 2019년 국내 이상기후 발생 분포도 36

<그림1-8> 평년(1981∼2010년) 대비 한반도 기후변화 전망(RCP8.5 시나리오 기준) 37

<그림1-9> 국가 온실가스 배출량 및 흡수량 추이(1990∼2017년) 41

<그림1-10> 국내총생산(GDP) 대비 온실가스 총배출량(1990∼2017년) 43

<그림1-11> 2030년 온실가스 감축 목표 45

<그림1-12> 배출권 가격 변동 추이 50

<그림1-13> 국내 재생에너지 현황 52

<그림1-14> 제로에너지 건축 개념도 55

<그림1-15> 주요국의 온실가스 배출량 추이 56

<그림1-16> 분야별 온실가스 배출량 추이 57

<그림1-17> 탄소중립과 기후중립에 대한 글로벌 타임라인 61

<그림1-18> 탄소중립과 기후중립에 대한 글로벌 타임라인 62

<그림1-19> 독일의 2010년과 2050년의 분야별 온실가스 감축량 및 감축율 63

<그림1-20> 프랑스의 2015년과 2050년의 분야별 온실가스 감축량 및 감축율 64

<그림1-21> 온실가스를 줄일 수 있는 10가지 주요 솔루션 65

<그림1-22> 세계 137개국 탄소중립 선언 66

<그림1-23> 1990∼2050년 지속된 경제성장과 기후중립을 위한 EU의 경로 68

<그림1-24> ‘청정에너지·인프라 계획’ 주요 내용 69

<그림1-25> 기후혁신 실무그룹의 핵심 강령 70

<그림1-26> 2050년 탄소중립 실현을 위한 녹색성장전략 72

<그림1-27> 국가별 석탄발전 퇴출 목표 75

<그림1-28> 국가별 내연기관 자동차 판매 금지 목표 76

<그림1-29> 글로벌 자동차 기업들의 탄소중립 목표 79

<그림1-30> 태양광 및 풍력 누적 설치 용량 80

<그림1-31> 전 세계 연료별 수소 생산량 및 부문별 수소 사용 비율 80

<그림1-32> 전기승용차 및 수소전기승용차 판매량 81

<그림1-33> 세계 건물분야 투자 전망 81

<그림1-34> 세계 CCUS 시장 전망 82

<그림1-35> 원별 설치용량 및 발전량 전망 82

<그림1-36> 2050 Net Zero 달성을 위한 주요 마일스톤 84

<그림1-37> 주요 분야별 전기화 전망 85

<그림1-38> 글로벌 전원믹스 전망(발전량 기준) 86

<그림1-39> 글로벌 전력망 투자 규모 및 요인 87

<그림1-40> 화석연료 사용/CO2 배출량 추이 및 전망 88

<그림1-41> CCUS 기술의 발전 단계별 정책 지원 90

<그림1-42> 탄소자원화 기술 개요 91

<그림1-43> ‘C1 가스 리파이너리’ 기술 개요 93

<그림1-44> 태양광 이용 화합물 제조용 광-바이오 공장 개념도 94

<그림1-45> 바이오리파이너리 개념도 95

<그림1-46> e-바이오리파이너리 기술 개요 97

<그림1-47> CCU 기술 개념도 97

<그림1-48> 우리나라 탄소자원화 실증 프로젝트 104

<그림1-49> 연료연소로 인한 전세계 CO2 배출량 부문별 비중 106

<그림1-50> 독일 석탄 화력발전 감축 계획 117

<그림1-51> 코로나 19 영향에 따른 2020년 탄소배출량 분석 118

<그림1-52> 총발전량 대비 신재생에너지 발전량 추이(2018∼2020) 119

<그림1-53> 일본 온실효과가스 배출량 추이 122

<그림1-54> 2050년 탄소제로 실현을 위한 그린성장전략 124

<그림1-55> 2050 탄소중립을 위한 추진전략 127

<그림1-56> 탄소중립 민관합동 이행체제(案) 143

<그림1-57> ｢2050 탄소중립｣의 미래상 146

<그림1-58> 전원별 발전비중 추세 148

<그림1-59> 용도별 전력 수요 149

<그림1-60> 전력 부문 온실가스 배출량 추세 149

<그림1-61> 재생에너지 투자비 전망 151

<그림1-62> 수소를 활용한 연료전지 보급 계획 152

<그림1-63> 새로운 에너지 공급 시스템 비전 154

<그림1-64> 스마트그리드 개념도 155

<그림1-65> 경제구조 변화 156

<그림1-66> 제조업 업종별 부가가치 변화 157

<그림1-67> 산업부문 온실가스 배출량 158

<그림1-68> 산업 부문 에너지원별 사용 추세 158

<그림1-69> 산업 부문 설비별 에너지 소비량 159

<그림1-70> 수소 활용 CO2 저감 제철기술(탄소 연·원료 기반 수소환원제철) 160

<그림1-71> CCU 미래 기술 161

<그림1-72> 스마트공장 및 스마트 산단 162

<그림1-73> 수송 부문 연료 사용 추세 166

<그림1-74> 수송 부문 온실가스 배출량 167

<그림1-75> 친환경차 2030 보급 목표 169

<그림1-76> 건축물 현황 173

<그림1-77> 건물 에너지 사용량 변화 174

<그림1-78> 건물 부문 온실가스 배출량 175

<그림1-79> 주거용 건물 단위면적당 난방 에너지사용량 176

<그림1-80> 건물 재생에너지 활용 예시 177

<그림1-81> 미래 스마트시티 개념도 179

<그림1-82> 폐기물 발생 및 처리방법 현황 180

<그림1-83> 폐기물 처리 분야별 온실가스 배출량 추이 181

<그림1-84> 농축수산 부문 온실가스 배출량(분야별) 184

<그림1-85> 농업부문 스마트 기술 185

<그림1-86> 양식부문 스마트 기술(스마트 양식) 186

<그림1-87> 에너지 절감형 친환경 어선 개발 개념도 187

<그림1-88> 우리나라 산림의 이산화탄소 흡수량 추이 189

<그림1-89> 우리나라 산림의 영급별 면적비율과 이산화탄소 흡수 전망 추이 190

<그림1-90> 탄소중립 10대 핵심기술 도출 방향 194

<그림1-91> 2050 탄소중립 미래상 197

<그림1-92> 탄소중립 기술혁신 10대 핵심기술 정의 198



Ⅱ. 국내외 CCUS 기술, 시장 동향과 전망 235



<그림2-1> 기후변화대응 기술의 감축분야 기술분류체계 236

<그림2-2> 포집된 CO2의 활용 경로 238

<그림2-3> 에너지저장장치(ESS) 구성도 241

<그림2-4> 수소에너지시스템 242

<그림2-5> 태양열 시스템 구성 243

<그림2-6> CCUS 기술 개념도 244

<그림2-7> CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장) 과정 245

<그림2-8> 이산화탄소 포집･전환･저장 기술의 모식도 245

<그림2-9> CCS 기술 정의 개념도 246

<그림2-10> CCS(Carbon Capture & Storage) 246

<그림2-11> CCU(Carbon Capture & Utilization) 247

<그림2-12> 원천별 글로벌 대규모 탄소 포집시설 capacity 248

<그림2-13> CCUS value chain과 기술별 개발 진행 현황 249

<그림2-14> 산업 분야별 이산화탄소 배출량 전망 252

<그림2-15> SDS* 상 Application별, 섹터별 및 원천별 포집된 이산화탄소 활용 257

<그림2-16> IEA의 중공업 업종 기술별 탄소 감축기여율 추정 258

<그림2-17> 시멘트·철강업종 생산기술별 생산비용범위 259

<그림2-18> CCUS 정책 체제 하에서의 Gateway 정책 260

<그림2-19> 기술별·지역별 CCS 투자현황 및 전망 261

<그림2-20> CCUS 도입 설비 발전원 발전량 전망 및 글로벌 석탄발전 발전량 변화 262

<그림2-21> 온실가스 목표 달성을 고려한 설비용량 비중 및 글로벌 석탄발전 운영 기간 263

<그림2-22> 지역별 유연성 자원 현황(18년 기준) 263

<그림2-23> CCS 도입시 시스템 비용 변화 및 CCS 도입시 탄소 집약도 및 한계저감비용 264

<그림2-24> CCS 연관 인프라 설비 보유 지역 및 지역별 CCS 개발 여건 비교 265

<그림2-25> 탄소포집·활용·저장기술(CCUS) 프로젝트 분포 주요지역 267

<그림2-26> 글로벌 CCUS 규모 전망 270

<그림2-27> 전세계 탄소포집 연관 시장 전망 272

<그림2-28> 2020~2025년 세계 CCUS 시장규모 273

<그림2-29> CCUS 기술 수요 지속적으로 확대 전망 273

<그림2-30> CCU 미래 시장 잠재력의 핵심 고려 요소 274

<그림2-31> CCU 미래 시장의 고려 요소 277

<그림2-32> 이산화탄소 전환 제품 시장 잠재력 및 수익 전망 277

<그림2-33> ‘EU REALISE’의 CCS 프로젝트 296

<그림2-34> 여수1공장 CCUS 실증설비 제어실(왼쪽)과 전처리, 분리 설비(오른쪽) 301

<그림2-35> 한국석유공사 CCS사업 개념도 312

<그림2-36> 지역별 CCS 지리조건 및 저장잠재량 317

<그림2-37> 연소 후 포집(Post-combustion CO2 capture) 320

<그림2-38> 연소 전 포집(Pre-combustion CO2 capture) 321

<그림2-39> 순산소 연소(Oxy-fuel combustion) 321

<그림2-40> 발전소 적용 건식 포집기술의 적용 위치 323

<그림2-41> 석탄가스화복합발전시스템(IGCC) 구성도 324

<그림2-42> 이산화탄소 분리막 포집 공정의 비용을 구성하는 여러 인자들 326

<그림2-43> 공기 중 포집기술 관련 특허건수 및 나라별 비율 328

<그림2-44> CO2 EOR 모식도 329

<그림2-45> 심부 지하지층에서의 CO2 저장 330

<그림2-46> 심도별 해양저장 방식의 차이 331

<그림2-47> CO2 저장소 탐사를 위한 지구물리 탐사 및 시추조사 개념도 332

<그림2-48> CO2 저장소 선정을 위한 특성화 및 지질모델링 방법론 332

<그림2-49> CO2 주입 설비 플랜트 모식도 335

<그림2-50> FPSO 형태의 CO2 수송 및 주입을 위한 플랜트 특수선 336

<그림2-51> CO2 주입공 시추완결 기술 모식도 337

<그림2-52> 해저면 OBS 모니터링 기술 개념도 339

<그림2-53> 안전사고 발생 시 사고수습 계획도 341

<그림2-54> 이산화탄소의 연료 및 화학물질로의 주요 전환 경로 342

<그림2-55> CO2를 이용한 화학제품 다운스트림 344

<그림2-56> 전기화학적 이산화탄소 전환 기술 개념도 347

<그림2-57> CO2가 용해된 전해질과 빛을 흡수하는 반도체 광촉매 계면에서의 환원반응 2가지 349

<그림2-58> 태양에너지를 이용한 CO2 전환기술 352

<그림2-59> 자연계 광합성에서 진행되는 CO2 전환 353

<그림2-60> 물을 전자주개로 활용한 이산화탄소 전환기술 353

<그림2-61> 탄소 고정 경로 다양성에 따른 바이오소재 생산 플랫폼 미생물의 종류 356

<그림2-62> 추진체계(안) 397

<그림2-63> K-CCUS 추진단 조직도 403

<그림2-64> 미국의 CO2 전환기술 분야 개념도 406

<그림2-65> 미국 탄소자원화 기술관련 정책 및 R&D 담당조직 구성 406

<그림2-66> 미국 주요 CCUS 시설별 적용 정책·규제 407

<그림2-67> 글로벌 탄소 포집저장기술 준비 지수 408

<그림2-68> 캐나다, 산업별 이산화탄소 배출량 변화 추이 410

<그림2-69> IEA가 제시하는 CCUS 기술 적용 산업 411

<그림2-70> 시나리오를 통한 글로벌 저탄소 에너지 투자 비용(2030/2050) 414

<그림2-71> CCS and CCUS Engineering Projects Worldwide 415

<그림2-72> 노르웨이 Sleipner 및 Snohvit 이산화탄소 저장 프로젝트(Statoil website) 415

<그림2-73> 영국 CCUS 프로젝트 세부 사항 420

<그림2-74> 네덜란드의 탄소 포집, 활용 및 저장(CCUS) 프로젝트 개요 423

<그림2-75> Porthos 프로젝트 위치 424

<그림2-76> 북해 Athos 프로젝트 424

<그림2-77> 2DS(2 Degree Scenario) 내 중국 시나리오 426

<그림2-78> 탄소중립 달성 위해 배출감소 및 기술증가 전망 427

<그림2-79> ‘14.5’및‘15.5’석탄-석유 소비량 감소 427

<그림2-80> 탄소포집기술 등 관련 기술 수요 확대 전망 427

<그림2-81> 중국의 연간 CO2 집약도 및 배출량 실적 및 전망 428

<그림2-82> CCUS 기술 발전 총체 로드맵 429

<그림2-83> Sinopec, CCUS 프로젝트인 Sinopec Qilu-Shengli Oilfield CCUS 개시 433

<그림2-84> 일본 CCS 비전 및 추진계획 437

<그림2-85> Tomakomai CCS Demonstration Project 438

<그림2-86> Major CCS Projects in Australia 와 Otway CCS Facility, Australia 443





Ⅲ. CCUS 관련 기술개발 동향과 연구과제 447



<그림3-1> 광양-여수 실증사업(안) 449

<그림3-2> 강원-충청 실증사업(안) 450

<그림3-3> 전략 플랫폼 주요 기능 450

<그림3-4> 국내 CO2 포집 기술개발 성과 459

<그림3-5> 기술별·분야별 R&D 추진 전략 466

<그림3-6> CO2 포집 기술 개념도 470

<그림3-7> CO2 화학전환 기술 개념도 473

<그림3-8> CO2 생물전환 기술 개념도 477

<그림3-9> CO2 광물탄산화 기술 개념도 479

<그림3-10> 기타탄소 활용 기술 개념도 482

<그림3-11> CCU 기술 기반 탄소순환 미래사회 491

<그림3-12> CCUS 기술개발 전략 492

<그림3-13> CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage) 연간 특허 출원 건수 509

<그림3-14> 주요 국가별 연간 특허 출원 건수 510

<그림3-15> CCUS 기술의 주요국 특허 출원 동향 511

<그림3-16> 주요 국가별/시장별 출원인 동향 512

<그림3-17> 주요 국가의 특허 등록률 513

<그림3-18> CCUS 특허 활동이 활발한 기업 및 연구기관 순위 514

<그림3-19> 구간별 주요 출원인 현황 515

<그림3-20> CCUS 기술분류별 특허출원 점유율 516

<그림3-21> CCUS 기술분류별 특허동향 517

<그림3-22> 기술별 출원 현황 519

<그림3-23> 내외국인 출원 현황 519

<그림3-24> 내외국인별 출원 현황 519

<그림3-25> 기술 개요도 520