KIGAM 한국지질자원연구원

코로나19 발생 이후 기후문제의 심각성이 더욱 부각되면서 세계 주요국은 탄소중립을 선언하고 신기후체제에 돌입했다. 우리나라도 이에 발맞추어 2050 탄소중립 추진전략을 확정해 발표하고 본격적인 탄소저감에 나섰다. 한국지질자원연구원 탄소광물화사업단에서는 세계 최고의 탄소광물화 기술의 적용과 실증을 통해 국가온실가스 저감에 앞장서고 있다.

산업현장과 일상에 스며드는 탄소광물화

안지환 단장(탄소광물화사업단)

탄소광물화의 탄생

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자원공학을 전공한 안지환 단장은 한국에서 유일하게 침강성탄산칼슘 분야를 30년 넘게 꾸준히 연구해왔다. 평소 즐겨 쓰는 ‘인생의 총량제’라는 표현처럼 자신의 연구 인생 역시 하나의 시나리오 책이라고 생각한다. 자원공학분야 여학생 1호로 견디기 어려웠던 학창 시절부터 PBS 시스템의 혜택으로 포스코에서 첫 수탁연구과제를 시작하면서 연구 운명이 바뀌게 된 순간까지. 절실한 순간마다 운명처럼 기회가 찾아왔다.

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“2000년대 초반에는 무기계 폐기물을 시멘트 제조 등의 분야에 자원화하는 연구가 거의 없었습니다. 21세기 프론티어 재활용사업을 통해 침강성탄산칼슘 실험장비를 갖추는 등 차근차근 연구해 나갔는데, 이 분야가 본격적인 학문으로 바뀌었습니다. 폐기물을 시멘트의 원료로 하는 연구를 하다 보니 지금의 CO₂ 절감(mitigation)모델 연구가 되었습니다.”

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안지환 단장은 폐기물에 많이 포함된 중금속을 처리하는 과정에 침강성탄산칼슘을 합성하는 탄성화 반응을 응용하여 CO₂를 활용해 폐기물을 고용하고 중금속을 안정화시키고 난용성 염을 분해하여 재활용하는 기술을 연구했다. 그런데 다른 시선으로 이 기술을 들여다보니 CO₂를 활용하는 CCU(Carbon Capture Utilization) 기술과 닿아 있었다. 그는 순환경제의 기본인 폐기물 재활용과 CO₂의 활용은 오랜 시간 진행해온 연구에 대한 절실함이 탄생시킨 결과라고 이야기한다.

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안지환 단장의 원천기술인 CO₂로 폐기물을 처리하는 대표 기술 4개가 파리기후협약 이후 CO₂절감을 위한 정부출연연구원의 대표 기술 16개에 포함되었다. 안지환 단장은 이때 탄소광물화라는 말을 처음으로 만들었다. 자원을 연구하는 한국지질자원연구원의 특색이 담긴, 조금 더 연구원에 특화된 용어가 필요했고, 기존의 광물탄산화라는 기술을 '탄소광물화'라고 제안했다고 한다.

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유엔에서도 인정받은 탄소저감 기술

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파리기후협약 이후 정부는 국가 온실가스 감축에 기여하고 동시에 경제적 가치도 창출할 수 있도록 '탄소자원화 발전 전략'을 수립하였다. 안지환 단장은 과학기술정보통신부, 산업부, 환경부와 공동으로 탄소광물플래그십 사업단을 발족해 탄소광물화 기술의 실증을 진행하고 있다.

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탄소광물화 플래그십 사업단은 생활 및 산업계 부산물의 광물탄산화를 연구하고 있다. 이를 바탕으로 CO₂ 광물화와 동시에 부산물을 처리하여 고부가 가치 광물 제품을 생산하고 새로운 순환자원을 확보해 나갈 계획이다. 또한 토종 연구결과 기술을 세계 온실가스 감축기술로 전환하여 개발 기술의 표준화와 규격화를 통해 신규 청정개발체제(CDM, Clean Development Mechanism)방법 등을 연구하고 상용화하여 개도국 등에서의 탄소 크레딧 확보를 목표로 하고 있다.

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"탄소광물플래그십 사업단은 세계 최고 탄소광물화 기술을 적용하여 국가 온실가스 감축에 기여하고 있으며, 우리나라가 탄소자원화 세계 1위 기술국으로 도약하여 신규 글로벌 시장을 창출하고 선도해 나가는 것을 목표로 합니다. 특히 해외 탄소배출권을 확보하는데 집중하고 있습니다."

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주요 사업은 CO₂를 감축할 수 있는 차수성시멘트 생산기술, 저농도 CO₂를 직접 활용하는 기술개발 및 실증이다. 이 방법은 발전회등을 활용해 복합탄산염을 생산하는 방식이다. 이외에도 기존 산업현장에 적용할 수 있는 기술 개발, 미래 신산업에 적용할 수 있는 신기술 개발을 진행한다.

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CO₂를 감축할 수 있는 원천기술인 원료 배합설계 기술을 바탕으로 차수성시멘트 생산기술을 토대로 개발한 온실가스감축 신규 방법론은 유엔기후변화협약(UNFCCC)에 승인, 공표되었다. 유엔기후변화협약 청정개발체제 방법론은 온실가스 감축량을 산정하기 위한 방법의 표준을 규정(승인)하는 것으로 현재 220건이 승인되어 있다. 선진국이 개발한 방법론을 기반으로 개도국과 협력하여 온실가스 감축목표를 달성하기 위한 수단으로 활용되고 있다.

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이번 성과는 국내에서 개발된 원천기술이 국제적인 온실가스 감축기술로 인정받았음을 의미한다. 또한 CO₂ 감축수단에 대한 기술우위 확보와 함께 개도국 등 해외 감축사업 확대도 기대할 수 있다.

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탄소광물플래그십 사업단은 저농도 CO₂를 직접 활용하는 기술에 대한 실증을 수행하였다. 복합 탄산염과 차수성시멘트를 활용해 폐광산 채움재 등으로 적용하여 온실가스 감축이 가능한 원천기술에 대한 실증도 추진 중에 있다.

조기교육을 통한 탄소중립의 일상화

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안지환 단장은 탄소중립을 이루기 위해서는 폐기물 순환경제에 대한 사람들의 의식 변화를 위한 시스템 조성, 또 지역 기반산업을 중심으로 한 새로운 모델의 다각화가 필요하다고 이야기한다. 지금까지는 국가의 모든 구조를 바꾸는데 투자를 해왔다면 이제는 사회를 바꾸는데 필요한 교육시스템을 조성해야하며, 선진국이 시민의 인식전환과 참여를 이끌어 내기 위해 많은 노력과 투자를 들인 것처럼 우리나라 역시 이런 투자가 중요하다는 견해를 전한다.

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“지역 전반에 걸친 저탄소 사회로의 근본적인 전환을 위해서는 탄소중립 사회에 대한 시민제고가 중요합니다. 이는 탄소중립이라는 옷을 입기 위한 첫 단추를 끼는 시도라고 생각합니다. 저 역시 올해 탄소광물화의 기본이 되는 순환시스템을 구축하고 이산화탄소 감축을 위한 이행으로 교육시스템 구축에 기여하고 싶습니다.”

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탄소중립을 위해서는 모든 사람의 참여가 중요하다는 안지환 단장. 그는 유아에서부터 친숙하게 지구온난화를 이해하고, 초등학교에서는 체험을 통해 직접 탄소절감을 실천해보는 등 사회전반에 이산화탄소 절감에 대한 필요성과 노력 방법이 자연스럽게 학습되어야 하며 무엇보다 탄소중립의 대국민 의식전환을 위해 조기교육시스템 구축이 중요하다고 당부한다.