이산화탄소 해양저장 어떻게… 가스 포집→ 해저 수송→ 지하800m 퇴적층 주입

동해 울릉분지 남서부 해역에 이산화탄소(CO₂)를 영구저장할 수 있는 해저 지층이 발견됨으로써 우리나라도 대표적 온실가스인 이산화탄소를 대규모로 처리할 수 있는 길이 열렸다.

정부는 해저 지층에 이산화탄소를 저장하기 위해 이산화탄소 포집저장(CCS) 연구를 해왔다. CCS는 화력발전소나 제철소 등에서 대량 배출되는 CO₂를 포집한 뒤 파이프라인을 통해 지하 800m 이하의 퇴적층에 저장하는 기술이다.

지하로 수송된 CO₂는 암석 부피의 10∼30%를 차지하는 퇴적물 입자 사이 틈새에 저장된다. 저장 공간은 지하 800∼3000m에 있다.

퇴적층에 주입된 CO₂는 지온와 정수압 등으로 고온·고압의 조건이 되며 부피가 대기 중의 3% 이하로 줄고 밀도는 높아지면서 저장효율이 높아진다. 저장된 CO₂는 장기적으로 퇴적층 사이에 있는 물에 녹으면서 물속의 칼슘과 반응해 광물화된다.

이를 위해선 지층 구조가 퇴적물 입자 사이의 공간, CO₂의 부피를 줄이는 압력, 가스가 누출되지 않도록 덮는 역할을 하는 상부 진흙 퇴적층 등 까다로운 조건을 충족해야 한다.

주요 국가들은 오래전부터 CCS 방식을 온실가스 감축을 위한 핵심기술로 인식하고 막대한 예산을 투자해왔다. 노르웨이는 세계 최초로 100만t급 대규모 이산화탄소 해양 지중저장사업을 성공적으로 진행 중이다.

미국은 2016년까지 5∼10개의 CCS 상용화 시범 프로젝트를 실행할 예정이다. EU도 CCS기술 상용화를 위해 2030년까지 70억∼120억 유로를 투자키로 했다.

우리나라도 2030년에는 CCS방식으로 CO₂ 3200만t을 감축한다는 목표를 세우고 가스 포집·수송·저장을 망라한 국제경쟁력 확보에 주력하고 있다. 포스코 등 우리기업들 역시 기술개발에 속도를 내고 있다.

포스코는 산하 포항산업과학연구원을 통해 지난해 8월 연 3000t 규모의 이산화탄소 포집 시험설비를 준공했다. 두산중공업은 2006년 인수한 두산밥콕을 통해 이산화탄소를 포집할 수 있는 원천기술을 확보했다. 현대중공업은 저장된 이산화탄소로 메탄올을 만드는 시범연구를 마무리하고, 2014년까지 실증플랜트 연구를 완료할 계획이다.

노석철 기자 schroh@kmib.co.kr