국제사회가 주목하고 있는 지구온난화 대응책, CCS

2100년에는 해운대가 사라질 수도 있다? 지난 3월 30일 과학전문지 네이처에 게재된 논문에 따르면, 국제사회가 탄소 배출 규제에 실패할 경우 2100년쯤에는 지금보다 해수면이 1.8ｍ 정도 높아질 것이고, 이 경우 미국 뉴욕과 중국 상하이, 호주 시드니와 같은 세계 주요 해안도시를 비롯해 부산의 모든 해수욕장과 주요 항만 역시 바다에 잠기게 된다. 위와 같은 사태를 방지하기 위해 세계 각국은 이산화탄소(CO₂) 감축 수단 중 하나인 CCS¹⁾에 심혈을 기울이고 있으며, OECD회원국 중 탄소 배출 증가율 1위인 우리나라에서도 각 분야 전문가들이 각고의 노력을 쏟고 있는 중이다.

1) CCS(Carbon Capture & Storage) 이산화탄소 포집 및 저장기술. 화석연료에서 발생하는 이산화탄소를 대기로 배출하기 전에 추출한 후 압력을 가해 액체상태로 만들어 지중에 저장하는 기술을 말한다.

세계의 대양 환경과 지층탐사를 펼쳐온 해양지질 전문가, 이상훈 책임연구원
CO₂해양 지중저장을 위한 지층 탐사연구를 이끌다

KIOST 관할해역 지질연구센터의 이상훈 책임연구원(이하 이상훈 박사) 역시 『해양 지중저장 CO₂거동 파악을 위한 지층 정밀 특성 및 모니터링·모델링 기술/기법 구축』 연구를 통해 이러한 노력에 동참하고 있다. 그저 바다가 좋아 해양학도가 되었다는 그는 서울대학교에서 석·박사 과정을 마친 후, 영국국립해양학센터(National Oceanography Centre)에서 연구원 생활을 했다. 해양 지층 연구탐사를 위해 전 세계 각지의 바다를 찾아가 지구환경의 역사와 지질학적 탐구 조사를 펼쳐온 이상훈 박사는 최근 해양 지중저장 기술 개발 관련 SCI(E) 논문 10편을 비롯하여, 국내·외 30여 편의 학회발표를 한 바 있다.
2010년부터 해수부 산하 정부 R&D 과제인 『CO₂해양 지중저장 기술 개발』을 위해 경력 10년 이상의 해양지질 연구 전문가들로 팀을 구성한 이상훈 박사는 관할해역 내에서 CO₂저장이 용이하면서도 밀폐성이 좋은 지층에 대한 모니터링과 모델링 연구를 수행해왔다.

사진2. CCS에 대해 설명하고 있는 이상훈 박사

“화석연료에서 배출되는 가스 중에서 CO2를 분리, 포집해 압축·수송 과정을 거쳐 육상 또는 해양지중에 저장하는 CCS 기술의 놀라움은 저장의 효율성에 있습니다. 지상에서 1톤의 CO2, 즉 커피 잔 277개 분량의 CO2가 지하 800m에서는 커피 잔 1개로 압축되기 때문이죠. 특히 원자력 발전소의 방사능 이슈로 화석연료에 더욱 의존하게 되면서 CO2가 가장 많이 발생하는 화력발전 시설에서 배출되는 CO2를 포집해 지중에 저장하는 기술의 개발이 더욱 시급해졌습니다.”

- 관할해역 지질연구센터 이상훈 박사 -

다양한 모니터링·모델링을 활용한 해양 CO₂지중저장 안정성 확보

최상의 조건을 갖춘 유망 저장지를 찾기 위해서는 지층의 특성을 모니터링하는 것은 물론, 저장 모델링 기술 구축을 위한 종합적인 분석과 자료수집이 필수적이다. 해양지질을 비롯해 지구 물리에 이르기까지 다양한 제반 지식을 요하는 CO₂해양 지중저장 기술연구는 폭넓은 학문의 스펙트럼만큼이나 많은 인력도 필요하다고 한다. 하지만 해양 관련 연구 분야 중에서도 수요가 적고, 시추와 샘플 채취를 위해 직접 배를 타고 해양 탐사도 나가야 하는 험난한 작업들로 인해 인재풀이 풍성하지 않아 인력을 충원하는 데에 늘 고충이 따른다고.

CO₂연간 100만 톤 저장의 꿈이 현실화 될 것

올 3월까지 진행됐던 2단계 연구를 통해 이 박사와 연구팀은 본격적인 모니터링에 착수한 지 2년 만에 동해 남서부 대륙붕에 위치한 저장지의 CO₂지중저장에 대한 안정성을 확보했다. 함께 해준 팀원들의 헌신과 노고가 아니면 불가능했을 일이기에 이번 성과가 더욱 값지게 느껴진다고. 다음 단계인 대규모 실증사업 연구에서는 그간 진행한 연구 이론적 정보들을 실제 확인하는 과정이 진행된다. 본격적인 상업화에 대비하는 모니터링 및 모델링 체계와 기술을 확보하면 연간 약 100만 톤 이상의 CO₂를 저장한다는 목표가 현실로 바뀌는 것이다.

(좌)그림2. 시추를 통한 저장층 및 주변 지층 퇴적환경 분석 / (우)그림3. 유망 저장지 덮개층에 대한 3차원 지구물리 특성 정보

CO₂해양 지중저장의 공적 수용성 확보를 위한 끝없는 연구와 글로벌 네트워킹

무엇보다 이번 연구를 통해 CO₂해양 지중저장에 대한 국민과 지역사회의 공적 수용성을 확보하고 싶다는 그는 지속적인 연구를 위해 글로벌 협력을 통한 노력도 아끼지 않고 있다. 바로 세계 유일의 대규모 해양 CO₂지중저장 국가인 노르웨이와 꾸준히 학술 교류를 지속해 온 것. 특히 1996년부터 연간 100만 t의 CO₂를 해양 지중에 저장해 온 노르웨이 국영 석유회사인 스탓오일(Statoil)의 연구소와도 정기적 네트워킹을 이어오고 있다.

(좌)사진3. 노르웨이 트론하임에 위치한 Statoil 연구소 / (우)사진4. Statoil의 노르웨이 북해 Sleipner 플랫폼

해저공간에 대한 정밀 데이터베이스 구축해
다방면으로 활용되게 하고파

지상 어느 곳이든 스마트폰을 통해서 상세한 정보를 볼 수 있는 요즘 시대에 해양 공간에 대한 자료는 늘 부족해 아쉽다는 이상훈 박사는 해저 공간에 대한 3차원 정밀 정보를 구축하고 정부와 국민에게 양질의 공간 정보를 제공해 다방면으로 활용하게끔 하고 싶다는 개인적 소망을 밝히기도 했다. 또한 CO2해양 지중저장 기술연구를 통해 CCS에 대한 국민 의식 개선을 돕고 소통의 활로를 열고자 한다고. 해양 지질 환경에의 끊임없는 탐구정신과 뜨거운 열정을 가진 그가 CCS 기술 상용화를 성공적으로 리드하는 것은 물론, 획기적인 기후변화 대응책을 마련하는 선도적 연구자로 활약하길 기대해본다.