SMR + CCUS란? – 탄소중립을 위한 현실적 기술 조합

전 세계가 탄소중립(Net-Zero)을 목표로 삼으면서, 온실가스 배출을 줄이면서도 경제성을 갖춘 에너지원을 찾는 것이 중요해지고 있음.
그중에서 SMR(Steam Methane Reforming, 수증기 개질)과 CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage, 탄소 포집·활용·저장) 기술을 결합한 방식이 주목받고 있음.
특히 수소 생산과 산업 공정에서 필수적인 기술 조합으로 평가되며,
기존 화석연료 기반의 수소 생산 방식을 친환경적으로 전환할 수 있는 핵심 기술이 됨.
이번 블로그에서는 SMR과 CCUS가 무엇인지, 이 두 기술이 어떻게 결합되는지, 그리고 장점과 한계를 분석해보겠음.

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🔹 SMR(Steam Methane Reforming)이란?

✅ 천연가스를 이용한 수소 생산 방식

SMR은 천연가스(메탄, CH₄)와 고온의 수증기(H₂O)를 반응시켜 수소(H₂)와 일산화탄소(CO)를 생산하는 방식임.
일산화탄소는 이후 추가 반응을 거쳐 이산화탄소(CO₂)와 추가 수소로 변환됨.
📌 SMR 화학 반응식
1차 반응:
CH₄ + H₂O (수증기) → CO + 3H₂ (일산화탄소 + 수소)
2차 반응 (수성가스 전환반응, Water-Gas Shift Reaction):
CO + H₂O → CO₂ + H₂ (일산화탄소 + 수증기 → 이산화탄소 + 추가 수소)
✔ SMR 방식의 특징

• 현재 전 세계 수소 생산의 90% 이상을 차지하는 주요 기술
• 기존 인프라에서 활용 가능 → 천연가스를 활용하므로 안정적인 공급 가능
• 비교적 저렴한 비용으로 대량의 수소 생산 가능

❌ SMR 방식의 한계

• 이산화탄소(CO₂)가 다량 발생
• 천연가스를 사용하기 때문에 화석연료 의존도가 높음
• 기본적으로 "그레이 수소"를 생산하며, 이를 친환경적으로 만들려면 추가 기술 필요

📌 즉, SMR 방식으로 생산한 수소는 기본적으로 탄소를 배출하는 그레이 수소이며, 이를 친환경적으로 만들기 위해 CCUS 기술이 필요함.

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🔹 CCUS(Carbon Capture, Utilization, and Storage)란?

✅ 탄소를 포집하고 활용하거나 저장하는 기술

CCUS는 SMR과 같은 산업 공정에서 발생하는 이산화탄소(CO₂)를 포집하여 활용(활용: Utilization)하거나 저장(Storage)하는 기술임.
즉, 탄소 배출을 줄이면서도 기존 화석연료 기반 공정을 지속할 수 있도록 해주는 **"탄소중립 전환 기술"**임.
📌 CCUS의 주요 단계
✔ 1. 탄소 포집 (Capture)

• SMR 공정에서 발생하는 CO₂를 분리하여 포집
• 흡수탑(Amine Scrubbing)이나 막 분리 기술 등을 활용하여 이산화탄소를 제거

✔ 2. 탄소 활용 (Utilization, CCU)

• 포집한 CO₂를 화학 제품, 합성연료, 드라이아이스, 콘크리트 생산 등에 재활용
• 일부 연구에서는 CO₂를 다시 메탄(CH₄)으로 변환하여 에너지원으로 활용하는 기술도 개발 중

✔ 3. 탄소 저장 (Storage, CCS)

• 활용되지 않은 CO₂를 지하 깊은 곳(고갈된 유전·가스전, 염수층)에 영구 저장
• 대기 중으로 다시 방출되지 않도록 장기간 보관

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🔹 SMR + CCUS = 친환경적인 블루 수소 생산

SMR 방식으로 수소를 생산하면 기본적으로 이산화탄소가 발생함.
이를 해결하기 위해 CCUS 기술을 적용하면, 탄소 배출을 대폭 줄이면서도 경제적인 수소 생산이 가능해짐.
📌 SMR + CCUS가 결합된 과정 (블루 수소 생산 프로세스)
1️⃣ 천연가스(CH₄) + 수증기(H₂O) → 수소(H₂) + CO₂ 생성 (SMR 반응)
2️⃣ CO₂를 CCUS 기술을 통해 포집하여 저장 또는 활용
3️⃣ 최종적으로 탄소 배출량을 90% 이상 줄인 블루 수소 생산
✔ SMR + CCUS의 장점

• 기존 화석연료 기반 인프라 활용 가능 → 수소 생산 비용이 낮음
• CO₂ 배출을 줄여 친환경적 전환 가능 → 탄소중립 목표 달성에 기여
• 그린 수소(재생에너지 기반 수소)보다 생산 단가가 낮아 현실적 대안

❌ SMR + CCUS의 한계

• CCUS 기술이 아직 완전한 상용화 단계는 아님 → 추가 비용 발생
• 모든 CO₂를 포집할 수 없음 → 탄소중립을 100% 달성하는 것은 어려움
• 탄소 저장 장소가 한정적이며, 장기적으로 안전성이 검증되어야 함

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🔹 SMR + CCUS의 활용 가능성

현재 블루 수소 생산을 위한 SMR + CCUS 기술은 각국의 탄소중립 정책과 연계되면서 빠르게 성장 중임.
✔ 산업용 수소 공급 (철강, 화학, 정유 공정 등)
✔ LNG 인프라를 활용한 수소경제 전환
✔ 탄소 배출이 많은 기존 산업에서 활용 가능
📌 현재 SMR + CCUS를 적용한 주요 국가 및 기업

• 미국: ExxonMobil, Air Products 등이 블루 수소 프로젝트 진행 중
• 유럽: 네덜란드, 영국 등이 블루 수소 및 CCUS 기술 연구 중
• 한국: SK, 현대 등이 블루 수소 생산 및 CCUS 기술 개발에 투자

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🔹 결론 – SMR + CCUS, 탄소중립의 현실적인 대안?

SMR + CCUS 기술은 완벽한 탄소중립 기술은 아니지만, 현실적으로 가장 빠르게 도입할 수 있는 친환경 전환 기술임.
✅ SMR은 현재 가장 경제적인 수소 생산 방식이지만, 탄소 배출이 문제임.
✅ CCUS 기술을 적용하면 탄소 배출을 대폭 줄일 수 있어, 블루 수소 생산이 가능함.
✅ 장기적으로는 그린 수소로의 전환이 필요하지만, 블루 수소는 중간 단계에서 중요한 역할을 할 것임.
🔥 즉, SMR + CCUS는 "탄소중립을 향한 현실적인 해결책"이며, 향후 기술 발전과 정책 지원이 뒷받침된다면 더욱 효과적인 탄소 감축 기술이 될 수 있음. 🚀