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기후 변화의 돌파구로 아이슬란드에서 이산화탄소를 돌로 바꾸었다

사람들은 그동안 이산화탄소를 줄이기 위해 수많은 노력을 해왔는데 그중 하나가 이산화탄소를 가스 형태로 지하에 저장하는 방법(CCS)이다. 그러나 이는 많은 비용과 가스 누출의 가능성으로 인해 시행하지 못하고 있었는데 과학자들이 가스 흡수력이 뛰어난 현무암을 이용하여 실험해 성공하였다. 물에 녹은 이산화탄소가 현무암에 흡수되면서 현무암은 석회암의 구성 성분인 탄산염 광물로 변하게 된다. 과학자들은 기체에서 고체로 변하는데 매우 오랜 시간이 걸릴 것이라고 예상하였으나 이 실험에서는 2년 만에 성공하였다. 이 성공적인 실험에 대해 가디언 지가 보도했다.

 

근본적인 새로운 기술은 그것을 가스로 저장하는 방법 대신 이산화탄소 배출물을 지하에 묻는 방법으로 더 값싸고 더 안전한 방법을 약속했다.

기후변화에 맞서기 위한 근본적인 새로운 방법을 증명하면서 이산화탄소는 지하에서 퍼올려졌고 곧바로 돌로 바뀌었다. 

그 독특한 계획은 지구를 덥힐 수 없는 지하에서 화석 연료 연소로부터 이산화탄소를 묻는 더 안전하고 값싼 방법을 약속한다. 그러한 탄소 포집 및 저장 방법(CCS)은 지구 온난화를 멈추기 위한 필수적인 것으로 여겨진다. 그러나 기존의 계획들은 이산화탄소를 가스로 저장하고 몇몇 계획들이 중단된 요인인 비용과 잠재적 누출에 대한 염려가 있다.

이 새로운 연구는 아이슬란드 아래의 화산암에 이산화탄소를 주입시켰고 석회석을 만들어내는 탄산염 광물을 형성하기 위해 필요한 가스와 현무암의 반응인 자연 과정의 속도를 더 높였다. 연구원들은 수 백 혹은 수 천년이 걸릴 것으로 예상했던 가스를 고체로 바꾸는 그 기술을 단 2년 만에 개발한 것에 놀랐다.

“우리는 증가하는 탄소 배출 문제를 다뤄야할 의무가 있고 이산화탄소를 돌로 되돌리는 이 기술은 궁극적으로 영구적인 저장 방법이다.” 과학 저널에서 발표된 연구를 진행한 영국의 사우샘프턴 대학의 주어그 매터(Juerg Matter)가 말했다.

매터는 CCS를 방해하는 것이 단지 탄소 배출량에 가격을 매기는 것과 같은 정치인들의 조치의 부족이었다고 말했다. “CCS의 공학 및 기술 분야는 배치될 준비가 되어있다. 그런데 왜 우리는 이러한 계획들의 대부분을 보지 못할까? 그 이유는 그것을 실행하기 위한 장려책이 없기 때문이다.”

 

아이슬란드 계획은 이미 연간 약 만 톤의 이산화탄소를 묻기 위한 규모로까지 증가해왔고 현무암들은 해저 바닥과 육지의 부분을 형성하고 있기에 전 세계에서 흔히 사용되고 있다. “미래에 우리는 현무암이  많은 곳을 발전소로 삼아 이것을 이용하는 것을 생각할 수도 있다.” 라고 콜롬비아 대학과 연구팀에 속하는 마틴 스튜트(Martin Stute)가 말했다.

시험은 콜롬비아 강의 현무암, 미국의 워싱턴 주와 오리건 주의 광범위한 매장 층에서 일어났다. 많은 오염된 석탄 발전소를 가지고 있는 인도는 데칸 트랩에 거대한 현무암 매장 층을 가지고 있다.

새로운 기술의 한 가지 잠재적 문제점은 많은 양의 물을 필요로 한다는 것이다. 매 1톤의 이산화탄소를 묻기 위해 25톤의 물이 필요하다. 그러나 매터는 풍부한 공급을 할 수 있는 해안가에서 해수가 사용될 수 있다고 말했다. 또 다른 문제점은 지하의 미생물들이 강력한 온실가스인 메탄의 탄산염을 분해할  것이지만 이것은 아이슬란드의 연구에서 보이지 않았다.

카브픽스(Carbfix) 계획으로 불리는 이 연구는 세계에서 가장 큰 지열 발전소인 아이슬란드의 헬리셰이디 발전소에서 실행되고 있다. 그 발전소는 전기를 일으키는 터빈을 작동시키기 위해 화산으로 뜨거워진 물을 퍼 올린다. 그러나 이것은 이산화탄소와 고약한 냄새가 나는 황화수소를 포함하는 화산 가스도 함께 퍼 올린다.

연구자들은 가스가 빠져나가지 못하도록 물에 녹아 있는 약 230여 톤의 가스를 400~500m 깊이에 있는 현무암 아래에 재주입하였다. 그들은 매터가 “놀랍도록 빠른 속도”라 일컬은 2년 이내에 95% 이상의 이산화탄소가 돌로 바뀐다는 것을 보여주기 위해 추적 화학물질을 사용하였다. 레이캬비크 에너지 계획을 이끌고 있는 에더 아라도티르(Edda Aradottir)은 “그것은 매우 기쁜 소식이었다.”라고 말했다.

현재 아이슬란드의 이 계획은  광물로 바뀌는 황화수소와 함께 연간 만 톤 정도의 이산화탄소를 묻기 위해 규모를 확장하기 시작했다. 또한 콜롬비아 대학 단체는 이산화탄소를 현무암보다 더 나은 돌로 바꿀 가능성이 있는 오만에서 발견된 또 다른 종류의 돌을 조사하고 있다.

 

일반적인 CCS에서 이산화탄소는 북해 아래의 유전이 고갈되었을 때 퇴적암에 가스로 저장된다. 현무암과는 달리 이 돌들은 이산화탄소를 돌로 변환하기 위해 필요한 광물들이 부족하다. 그러한 퇴적 저수지는 누출에 대한 잠재적 가능성이 있으므로 비용을 더 들여 감독해야 한다.

이는 국민들의 우려를 낳았고 네덜란드와 독일의 육지에서의 계획은 그 결과로 중단되었다. “유럽에서 당신은 내륙의 CCS는 잊을 수도 있다.”라고 매터가 말했다.

일반적인 CCS에서는 발전소와 산업 공장에서 배출되는 혼합된 가스로부터 이산화탄소를 분리해야 하는데 이 과정에서 많은 비용이 든다.

새로운 연구에 참여하지 않은 영국의 에덴버그 대학의 CCS 교수인 스튜어트 헤이젤다인(Stuart Haszeldine)은 그것이 유망하다고 말했다: “이는 굉장히 훌륭하다. 그것은 적합한 돌이 존재하는 특정 지역에서 값싸고 매우 안전한 해결책을 제공하기 때문이다. 그러나 이것은 또한 모든 기존의 일에 더하여 사용해야 한다. 왜냐하면 해결해야 하는 세계적으로 연간 수 천 수 만 톤에 달하는 이산화탄소 배출량에 관한 문제는 막대하고 그에 대해 충분히 효과적인 단일 해결책은 어디에도 없기 때문이다.”

 

기후 변화에 대한 유엔 정부 간 패널은 비용 효율이 가장 높은 CCS는 기후 변화 해결을 위한 엄청나게 중요한 기술이라고 결론을 내렸다. IPCC(기후 변화에 관한 정부 간 협의체)는 CCS 없이 지구 온난화를 멈추기 위한 비용은 두 배가 될 것이라고 말했고 기후 변화 위원회인 영국 정부의 고문들은 그 평가에 동의하였다.

그러나 2015년 11월 영국 정부는 CCS 경쟁에 10억 프랑을 투자하는 것을 취소하였다. 비록 몇몇 공장이 예전의 경작지로부터 기름과 가스를 더 많이 추출하기 위해 이산화탄소를 투입했지만 세계적으로 CCS는 바라는 만큼 빨리 개발되지 않았다. 

더 싸게 이산화탄소를 얻기 위해 화석 연료를 사용하는 액슨모빌 계획(ExxonMobil-backed project)과 차량에 사용되는 발포 고무를 만들기 위해 이산화탄소를 사용하는 포드 회사를 포함해서 CCS에 도달하는 다른 혁신적인 접근법이 연구되고 있다. 단체들은 또한 이산화탄소를 더 쉽게 잡아내기 위한 화학적 발전을 위해 일하고 있다.

 

 

양지수

지속가능저널  csr@csrjournal.kr

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