KIGAM 한국지질자원연구원

CO2 막을 수 없다면 줄이는 방법을 강구해야 할 때

CO2처분연구실

인구 증가와 산업화, 그로 인한 화석연료 사용의 증가는 CO2 농도의 증가로 이어진다. CO2 배출량 증가는 지구 온난화, 가뭄, 열대우림 파괴 같은 환경변화에 막대한 영향을 미친다. CO2가 줄어들지 않고 계속해서 증가하기만 한다면 인류 또한 그 피해를 벗어날 수 없다. 따라서 전 세계적으로 CO2 배출을 줄이기 위한 막대한 노력이 필요한 시점이다. 만약 CO2를 막을 수 없다면 줄일 수 있는 방법을 강구해야 하는 이유이다. 한국지질자원연구원 CO2처분연구실은 대기 중의 CO2를 지구과학적인 방법으로 처분하여 감축하기 위한 연구 개발에 앞장서고 있다.

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감축과 처분이 필요한 CO2

우리나라 이산화탄소 배출량은 2010년 기준 세계 7위이며 배출 증가율은 중국과 함께 세계 최고 수준이다. 만약 우리나라가 CO2 배출량을 줄이지 못한다면, 에너지 다소비형 산업구조인 우리나라의 경제는 심각한 손실을 입게 된다. 따라서 CO2 배출을 줄이기 위한 기술 개발은 우리나라의 산업과 경제 그리고 미래를 위해 중요한 사안이다. 김정찬 실장은 CO2를 막을 수 없다면 줄이기 위한 노력이 필요하다 말한다.

“CO2처분연구실은 CO2를 처분하고 감축하는 방법을 연구하고 있습니다. CO2를 줄이기 위해서는 원자력, 신재생 에너지, 화석 연료 등을 대체할 수 있는 친환경 재생에너지를 사용하는 방법이 있습니다. 또는 산림을 조성해 가꾸거나 대기 중에 있는 탄소를 바이오매스 형태로 변환해 사용하는 방법이 있습니다. 하지만 기후변화 시나리오에 의하면 이러한 다양한 감축 노력에도 불구하고 CO2로 인한 기후변화 문제는 완전히 해결되지 않습니다. 따라서 직접 CO2를 감축하는 방안이 필요한 실정입니다.”

CO2 모니터링 연구를 수행하고 있는 오준호 연구원. CO2 지중저장연구실에는 X-선으로 코어의

이미지를 스캔 할 수 있는 코어유동통합스캔시스템을 보유하고 있다.

CO2 처분은 대기 중의 CO2를 포집(capture)해 안전하게 저장(storage)하는 기술로 흔히 이산화탄소 포집 및 저장 즉 CCS(CO2 Capture and Storage) 기술이라 불린다. CCS는 화석연료의 전환 과정에서 발생하는 CO2가 대기로 배출되기 전 고농도로 포집하고 압축·수송해 땅 속 깊은 곳에 묻거나, 다양한 물질과 반응시켜 고체상태의 탄산염광물로 전환한 후 안전하게 저장하는 기술을 말한다.

CCS는 신재생에너지와 달리 CO2 발생 원천을 근본적으로 해결할 수 없지만 화석연료를 주 에너지원으로 사용하고 있는 현대 사회에서 CO2를 저감할 수 있는 가장 효과적인 대안으로 평가받고 있다. CO2처분연구실은 지구과학 기반의 대표적 CO2 처분 방법인 ‘CO2 지중저장’과 ‘광물탄산화’를 이용하여 CO2 감축을 위해 매진하고 있다.

CO2 처분 기술 고도화를 위한 노력

2008년 신설된 CO2처분연구실은 초기 3~4년 동안 관련 실험실이 없었을 뿐만 아니라 실험기기와 연구시설도 매우 부족한 상태였다. 또한 CO2 지중저장의 연구범위가 넓어 CO2처분연구실의 중점 연구영역을 선택하고 집중하는 데에도 적지 않은 어려움이 있었다. 이러한 힘든 여건에도 CO2처분연구실은 여러 부서와 협업하고 연구시설 장비와 인프라 구축에 힘쓴 결과 현재 국제적인 수준의 연구 인프라를 구축했다.

CO2처분연구실은 지중저장된 CO2의 거동을 수치적으로 모사하기 위해

필요한 병렬처리용 클러스터 시스템을 구축하고 있다.

더불어 CO2처분연구실은 폐석고를 이용한 CO2 광물탄산화 기술 개발에 성공하여 10여 건 이상에 달하는 관련 특허를 취득하였으며 1,000톤 급의 CO2처분이 가능한 광물탄산화 벤치급 파일럿 실증설비를 구축하여 운영 중이다. 폐석고를 이용한 광물탄산화 기술은 현재 한국서부발전에 기술이전을 하고 대규모 현장 실증 실험을 앞두고 있다.

“CO2처분연구실은 국내 CO2 지중저장 관련 연구개발에도 앞장서고 있습니다. CO2처분연구실은 CO2지중저장소 선정을 위해 기초 지질정보 DB를 구축하고 있으며 북평분지, 포항분지 등에서 다양한 목적으로 활용이 가능한 CO2 저장소를 발견하는 성과도 냈습니다. 또한, CO2 주입 및 CO2 모니터링 관련 기술 개발에 힘써온 결과 기계연구원과 공동으로 국내 최초 초임계 CO2 주입 시스템 개발에 성공했습니다. 다양한 방법을 이용한 CO2 모니터링 관련 기술 개발을 통해 30건 이상의 관련 특허를 보유하는 등 짧은 역사에도 불구하고 CO2 처분기술 고도화를 위해 최선의 노력을 다하고 있습니다.”

협력을 통한 기술 개발

CO2처분연구실은 대기 중으로 배출되는 CO2 감축을 위해 지속적인 연구 활동을 펼칠 계획이다. CO2지중저장, 광물탄산화 연구 개발뿐만 아니라 철강 생산사에서 생겨나는 찌꺼기인 ‘제강슬래그’를 이용한 광물탄산화 기술 개발도 새롭게 착수했다. 또한 대용량 CO2 지중저장소 확보 및 광물탄산화 상용화를 목표로 관련 기술을 개발할 예정이다. 미래창조과학부, 산업통상자원부의 CO2 지중저장 과제에도 참여하고 있으며 국내외 산학연과 적극적인 협력 체계를 구축하여 국제적인 그룹으로 발전해 나가는 것이 그들의 최종 목표이다.

벤치 규모의 광물탄산화 파일럿 플랜트에서 작업 중인 (왼쪽부터) 조환주 박사, 김정찬 실장.

“어려운 연구 여건 속에서도 연구에 매진하고 노력한 연구원들 덕분에 탁월한 연구 실적을 낼 수 있었으며 국제적인 수준의 연구실로 도약할 수 있었습니다. 하지만 국제적인 수준을 넘어 세계 일류 수준이 되기 위해 지금부터가 더욱 중요하죠. 연구원 각자의 연구역량을 극대화할 뿐만 아니라, 상호간의 협력을 통해 명실공히 세계 일류 수준의 CO2 처분 분야 연구실이 될 수 있도록 노력하겠습니다. 다발적으로 CO2 지중저장에 관한 연구가 진행되고 있는데 이에 체계적인 전략 수립을 통해 더욱 발전하는 CO2처분연구실이 되겠습니다.”

현재 전 세계적으로 문제가 되고 있는 CO2 발생과 그에 따른 피해 상황. 막을 수 없다면 줄이기 위한 노력이 필요하다. CO2 배출 저감을 위한 연구에 몰두하고 있는 CO2처분연구실, 그들의 여정을 기대해 본다.