KIGAM 한국지질자원연구원

탄소중립과 에너지 자원 개발을 위한 상생 연구

끊임없는 기후위기 시대. 우리는 난데없는 지구환경의 변화 속에 살아가고 있다. 

탄소중립이 시급한 이 시대에, 인간이 추구하는 에너지를 함께 사용하며 상생할 수는 없을까. 

끓어오르는 대지를 바라보며, KIGAM의 두 연구자는 탄소중립과 안전한 에너지 자원 확보를 두고 다채로운 대화를 나누었다.

[탄소중립 시대 속에서 유가스 에너지 자원을 획득하다]

주용환_국제적으로 온실가스로 인한 기후변화 문제가 늘어가고 있습니다. 문제해결을 위해 탄소중립에 대한 관심도 높아지고 있죠. 우리나라도 2050 탄소중립을 실현하기 위해 다양한 연구를 이어오고 있으며, 많은 이들이 알고 있듯이 CO2가 온실가스의 주범으로 꼽히고 있습니다. KIGAM에서는 이런 CO2를 포집·저장하는 CCS(Carbon Capture Storage) 기술과 포집한 CO2를 활용하는 CCU(Carbon Capture, Utilization) 기술에 대한 연구가 활발하게 수행되고 있습니다. 사실 CO2는 우리가 살아가는 일상 자체나 산업 전반에 걸쳐 다방면으로 발생하고 있어요. 그중 석유화학이나 철강, 발전 등과 같은 분야를 주요 배출원으로 들 수 있겠죠. CCS기술은 이런 배출원으로부터 나오는 CO2를 땅속에 가두어둠으로써 대기권으로 배출되지 못하게 하는 것을 목적으로 해요. 이렇게 이산화탄소를 가두는 연구 기술과 함께 탄소중립을 목표로 한 연구가 다양하게 수행되고 있습니다.

박선영_그렇습니다. 탄소중립 문제가 대두되면서, 일반적으로 석유 가스 에너지 자원 개발에 대해 긍정적이지 않은 시선들이 많습니다. 또, 탄소중립을 향해 가는 만큼 그를 대체할 수 있는 에너지도 많이 필요로 하는 실정입니다. 하지만, 그 가운데서도 여전히 많은 수요를 요구하는 건 천연가스인 유가스 에너지예요. 물론 청정한 에너지원이지만 화석연료로서 탄소배출이 발생하기도 합니다. 그에 따른 환경오염 문제로 논란이 있는 부분 또한 배제할 수 없습니다. 이런 이유로 에너지 개발에 있어 탄소중립을 달성하기 위해 다양한 연구가 수행되고 있죠. 예를 들면, 유가스 회수율을 높이기 위한 생산증대기법(Enhanced oil/ gas recovery, EOR/ EGR)에 CO2를 적용해, 유가스 회수 증진과 동시에 CO2를 저장하는 방식이 있습니다. 이 연구는 이미 북미를 중심으로 수행되고 있어요. 또, 고갈된 가스전을 CO2 저장소로 활용하려는 시도는 전 세계적으로 활발하게 이루어지고 있습니다. 고갈된 가스전은 이미 압력이 감소해 있기도 하고, 기존 설비를 재활용할 수 있다는 장점이 있어요. 이러한 시도가 계속적으롤 이루어지고 있는 이유는 넘치는 CO2를 안정적으로 저장할 수 있는 저장소가 필요하기 때문이죠.

주용환_박선영 박사님 말씀처럼 CO2를 안전하게 저장할 수 있는 저장소가 필요한 상황이고, 국내에 있는 수많은 기업과 연구소가 그에 대한 사업을 수행하고 있습니다. 고갈된 가스전을 CO2 저장소로 활용하기도 하며, 지하의 대수층을 저장소로 활용하기도 합니다. 땅속에 CO2를 저장하기 위해서는, 이를 저장할 수 있는 저장층과 주입된 CO2의 누출을 막아주는 덮개층이 필요합니다. 그리고 층서적으로 또는 구조적으로 밀폐되어 있어야 하죠. 주입된 CO2가 다른 곳으로 이동하지 않고 주입된 곳에 잘 보관될 수 있는 저장소가 필요한데, 이러한 대표적인 구조가 바로 심부 대수층과 고갈된 유·가스전입니다. 이런 지질학적 특성을 파악하기 위해 지하 구조를 확인할 수 있는 2, 3차원 탄성파 탐사와 주입 이후의 모니터링 등 복합적인 연구가 필수적인 상황입니다.

[탄소중립을 향한 KIGAM의 멈추지 않는 연구]

박선영_이전에는 연구원에 몸을 담고 이 분야를 꾸준히 연구하는 사람들이 아니라면, 기후위기나 탄소중립에 대한 체감이 쉽게 느껴지지 않았습니다. 그런데, 탄소중립을 위한 여러 관련 산업이 앞당겨지고 있으니 국민들도 비로소 느끼게 되는 거죠. 셰일가스를 예로 들어볼게요. 몇 년 전까지만 해도, 미래에너지 산업으로 셰일가스 생산이 떠오르고 있었어요. 이제는 이미 상업적으로 곳곳에서 생산이 수행되고 있습니다. 이에 대한 사례도 많이 있고요. 그에 반해 EGS-CCS 사례는 아직 많이 부족합니다. 유가스 생산증대와 CO2 저장을 연계한 EGS-CCS는 30여 년 전부터 석유 가스 업계에서 계속 시도해 왔음에도 불구하고 상업적으로 성공한 사례는 없습니다. 그럼에도, 당장 눈앞에 놓인 탄소중립 문제를 해결함이 우선이기에, 성공사례가 없어도 활발한 연구를 이어가고 있습니다. 포기하지 않는 꾸준함이 연구자의 책임이니까요.

주용환_저는 전체적인 CCS 연구 중에서도 CCS를 위한 저장소 탐사와 함께 CCS 모니터링 연구를 수행하고 있습니다. CCS 모니터링은 주입한 CO2가 저장소에 무사히 저장되어 머물러 있는지, 주입된 CO2의 유출이 일어나고 있지 않은지 종합적인 관측을 합니다. 모니터링 연구를 이어가다 보면 각종 경제적, 기술적, 그리고 환경적 제약들이 많지만, 제가 하는 연구에 도전정신과 자부심을 가지고 연구를 이어가고 싶어요. 최근 다성분 탄성파 탐사를 활용한 CCS 모니터링에 관한 연구를 계속해서 해왔기 때문에 우리나라 해상 CCS 현장에서 CO2를 실제로 주입하고, 개발한 모니터링 기술을 실증해 보고자 하는 욕심이 있어요. 그렇게 2050 탄소중립 목표에 조금이라도 이바지한다면 한 사람의 연구자로서 보람을 느낄 수 있지 않을까 하는 생각을 해봅니다.

박선영 선임연구원 (석유에너지연구센터)

2019년 7월 한국지질자원연구원에 입사하여 해저지질에너지연구본부 석유에너지연구센터에서 비전통 저류층 내 공극 특성 및 가스 분포에 대해 연구하고 있다. 또한, CO2저장을 위한 저장암 특성 분석 연구를 수행하고 있다.

주용환 선임연구원 (해저지질탐사연구센터)

2013년 1월 한국지질자원연구원에 입사하여 해저지질에너지연구본부 해저지질탐사연구센터에서 탄성파 탐사 및 탐사자료 처리에 관해 연구하고 있다. 또한, 해저면 다성분 탄성파 탐사를 이용한 CCS 모니터링에 관한 연구를 수행하고 있다.