[과학의날] 지질연, '탄소중립' 실현 이끈다

온실가스 저감 핵심기술 개발 중
자립화로 신산업 창출 등 효과 기대

한국지질자원연구원(KIGAM) 전경.

한국지질자원연구원(KIGAM·이하 지질연)은 그동안 산업발전과 국토보전을 책임져왔다. 국토지질과 광물자원·석유해저·지질환경·기후변화 등 다양한 연구도 수행했다. 4차 산업혁명이 도래한 지금 지질연도 시대에 맞춰 변화를 선도하고 있다. 그중에서도 탄소 중립 실현을 위한 'CO₂지중저장기술' 개발에 박차를 가하는 중이다. 이 기술은 국내적으론 온실가스 감축 목표 달성에 기여할 뿐만 아니라 국제적으론 기후 위기에 대한 국내 경쟁력을 높일 것으로 기대를 모은다. 지질연이 기후위기 극복 최전선에 나가 있는 셈이다.

장기분지 CO2 지중저장 실증 당시 관측공 모니터링 센처 구축 장면. /사진=한국지질자원연구원 제공

▲온실가스 감축하는 핵심기술=2018년 기준 세계적으로 43개 대규모 CCS(이산화탄소 포집 및 저장기술) 프로젝트가 진행되고 있다. 이 중 23개 프로젝트는 운영·건설단계로, 대규모 저장의 경우 해양 지중저장이 활발하게 추진되고 있다. 우리나라는 2008년부터 CO₂지중저장에 적당한 부지를 찾기 시작해 중소규모의 실증사업을 수행해왔다. 실증사업은 지중저장을 위한 주입, 모니터링 등 관련 기술 자립화와 기술성실증을 통해 2030년 온실가스감축 목표에 기여하는 상용화 기반 확보를 목표로 한다.

작년 정부가 한국판 뉴딜 종합계획을 발표하고, 2050 탄소중립을 선언하면서 CCS 통합실증과 상용화 기반 구축이 더욱 시급해졌다. 총 1억 톤 이상의 CO₂를 저장할 수 있는 저장소 확보 사업에 돌입했고, 연구팀은 다른 참여기관들과 협업해 서해군산 일대와 동해 울릉분지 등에서 대규모 저장소확보를 위한 연구를 수행하고 있다.

국가적으로는 이러한 저장소를 바탕으로 연간 100만 ｔ급 통합실증이나 연간 300만 ｔ급 상용화를 통해 2030년부터 연간 1000ｔ 이상의 CO₂감축을 목표로 하고 있다. 현재 한국지질자원연구원이 진행하고 있는 CO₂지중저장 부지 확보는 목표 달성의 전제가 되는 중요한 사업이라고 할 수 있다.

포항분지 해상 CO2 지중저장 실증사업 플랫폼 전경. /사진=한국지질자원연구원 제공

▲광섬유 이용한 모니터링 기술로 정밀수행=CO₂를 땅속에 저장하기 위해선 적합한 저장 공간을 찾는 게 중요하다. 저장공간에 CO₂를 효율적이면서도 안전하게 주입할 수 있어야 하고, 이후에도 안전하게 저장돼 있는지 지속적인 관찰이 필요하다.

CO₂지중저장기술은 저장소로 활용될만한 적당한 후보지를 물색하는 부지탐지, 후보지가 실제 저장소로 적합한지 판단하는 부지 선정 단계, 선정된 부지에 주입을 위한 지상 설비와 주입정을 건설하고 시례 주입을 운영하는 단계, 목표량 주입이 완료되면 저장소를 폐쇄하고 관리하는 단계로 구분된다.

이 과정에서 주입된 CO₂ 이동, 분포나 주입과정에서 발생할 수 있는 잠재적 위험요소 파악을 위해 단계별로 지속적인 모니터링의 수행이 필수적이다.

한국지질자원연구원 CO₂지중저장연구단은 광섬유를 센서로 활용해 탄성파 탐사·지진·미소진동을 모니터링하는 기술 개발에 집중하고 있다. 광섬유는 전기적 잡음의 영향을 받지 않고, 기존 센서에 비해 저렴한 데다 수십 ㎞에 이르는 길이를 매우 촘촘한 간격으로 한 번에 측정할 수 있다.

때문에 기존 센서를 활용할 때보다 비용경제성이 매우 높다. 한 번 포설하고 나면 반영구적 활용이 가능해 어떤 현상이나 물성 변화를 오랫동안 지속적으로 관찰하고 모니터링이 가능하다.

한국지질자원연구원 박권규 CO2지중저장연구단장이 광섬유로 진동을 감지, 계측하는 기술을 개발하기 위해 광섬유 센서를 연결, 배치하는 실내 실험 장면. /사진=한국지질자원연구원 제공

▲온실가스 저감을 위한 도전=한국지질자원연구원 CO₂지중저장연구단의 모든 연구원은 현재 맡고 있는 CO₂지중저장 통합실증과 상용화 단계를 위한 대규모 저장소 확보 과제의 성공적인 완수를 위해 최선을 다하고 있다.

CO₂지중저장기술을 포함한 CCS 기술은 2030년 정부 온실가스 감축 목표 달성에 기여해 2050년 탄소중립 실현에 중추적인 역할을 할 것으로 기대된다. 더 나아가 전 지구적 기후위기에 대한 우리나라의 위상을 높일 수 있는 촉매제가 될 수 있다.

지질연 관계자는 "과학기술적 측면에서도 CCS 선진국과 대등한 기술을 확보하고 일부 부분에서는 기술적 추월을 통해 선제적 대응도 가능한 수준으로 도약할 수 있다"며 "이러한 기술 수준의 향상과 기술 자립화는 기술 대외 의존도를 줄여 수입 대체 효과뿐만 아니라 국내 관련 신산업 창출, 해외시장 개척의 기반이 될 것"이라고 강조했다.
송익준 기자