[친환경 혁신] 바닷물에서 이산화탄소 포집하는 기술 나와

[녹색경제신문 = 박진아 유럽 주재기자] 대기 중 과잉 산재해있는 온실가스 그중에서도 특히 이산화탄소(CO2)는 지구온난화와 기후 변화를 일으키는 주범으로 꼽힌다.

친환경 에너지 부문에서 활동하는 과학자들은 대기 중으로 배출된 온실가스를 감축시키기 위한 방안으로써 대기 중 공기를 필터로 여과해 이산화탄소를 수집하는 CO2 포집 기술(carbon capture technologies)이 지구 대기 청정화 작업에 기여할 것으로 기대한다.

이 같은 노력의 일환으로 최근 영국 남부 잉글랜드의 바닷가 도시인 웨이머스(Weymouth)의 해안가에서 획기적인 첨단 이산화탄소 포집 기술을 실험하는 시범 사업이 착수돼 청정에너지 업계와 과학계가 주목하고 있다.

프로젝트명 ‚씨큐어(SeaCURE)’로 이름돼 영국 정부의 재정 후원을 받아 영국 엑시터(University of Exter) 공립대학과 플리머스 해양 연구소(Plymouth Marine Laboratory)가 연구에 공동 참여하는 이 사업은 바닷물에서 이산화탄소를 포집하는 기술이라는 점에서 특이하다.

이제까지 전 세계 탄소 포집기술 과학계가 대기로부터 CO2를 걸러낸 후 수집하는 공법에 주력해온 것과 달리, 이번 영국에서 시도되는 ‚시큐어‘ 프로젝트는 해수 속에서 CO2를 포집・저장하는 공정을 실험한다.

해수로부터 CO2를 포집하는 기술이 더욱 주목되는 이유는 바닷물에는 대기 중보다 이산화탄소가 150배 더 많이 녹아있어 바다가 더 많은 양을 이산화탄소를 효과적으로 추출해내 잠재적으로 CO2 포집 비용 절감에 기여할 수 있을 것이란 기대감 때문이다.

톰 벨(Tom Bell) 플리머스 해양 연구소 소속 과학자는 해양수는 다량의 이산화탄소를 대거 흡수할 수 있는 CO2 스펀지와 같다고 비유한다. 푹 젖은 스폰지로부터 물을 짜내듯 해수로부터 추출해낸 이산화탄소를 지질학적 기술을 이용해 저장하는 기법을 탐색하는 것이 연구진의 궁극적 목표다.

대기 중은 물론 바닷물도 매년 이산화탄소 함유량 증가 현상에 따른 해양수 산성화를 앓고 있다. 과학자들이 해수 CO2 포집 기술은 CO2과다 유입으로 인한 해양의 산성화 방지에도 기여할 수 있다는 기대를 하는 이유다.

인간 활동으로 인해서 대기 중은 물론 해양수에도 CO2가 배출돼 물속에 용해된 상태로 떠도는데, 현재 해양수의 평균 산도(pH)는 약 8.1도(강 알칼리성) 가량 된다. 해양수로 CO2 배출량이 계속 증가될 경우 pH도가 낮아지며 그로 인한 해수의 산성화는 해양 생명체의 환경을 위협할 수 있다.

시큐어 시험 프로젝트의 해수 CO2 포집 공정은 바다에서 끌어온 해수를 여과 공장의 대형 스테인리스 강철 탱크로 주입한 후 전기를 가해 물의 pH도를 낮춰 산도를 높이는 공법을 사용한다. 

해수는 마치 탄산음료처럼 이산화탄소 기체로 상승하고 순도 99%가 될 때까지 농축된다. 반응 후 배출된 잔여 산성화된 해수는 염기로 중화된 후 다시 바다로 배출시킨다.

현 단계 기술력으로 이 공법으로 해수에서 추출되는 CO2량은 미미한 수준이어서 저장하는 것은 큰 의미가 없다. 

그럼에도 불구하고 연구진이 개발한 해수 CO2 필터 공장은 연간 최대 100톤의 해수를 여과할 수 있는 역량을 갖추고 있는데, 이는 유럽과 미국 간 대서양을 항해하는 항공기 한 대에서 배출되는 이산화탄소 양보다 적은 양이라고 한다.

문제는 이 실험 결과 바다로 배출된 저(低) 탄소 함유 해수가 다시 바다로 유입될 때 해양 생물과 생태계에 어떤 영향을 끼칠 것인가다. 

연구진에 따르면, 이 시범 프로젝트에서 사용될 해수량은 극히 미미하기 때문에 웨이머스 담수 공장의 해수 CO2 포집 활동으로 인한 해양 생태계에 미칠 영향을 미미할 것이라고 한다. 

문제는 이 공법을 대규모로 가동할 경우 탄소를 광합성에 활용하는 광플랑크톤, 조개류 등 해양생물들의 먹이를 빼앗아 생존을 위협할 수 있기 때문에 공정 처리 후 잔여 해수 배출 시 저 탄소 잔류 해수에 미처리 해수를 혼합해 방출하는 대책을 제안한다.

현재 해수 여과 공장에서 해수 탄소화 공정에 사용되는 전기는 신재생 에너지원(특히, 해양 풍력발전, 해상 부유 태양광 발전소 등)에서 공급받고 있으나 이 전기 역시 대규모 CO2 포집 공정을 충족시키기에 불충분한 단계다.

이 실험이 성공적으로 마감될 경우, 해수 CO2 포집 기술은 미래 해양 시추 플랫폼, 해상풍력발전 양식장 등 인프라와 상호 가동될 신재생에너지 시스템으로써 응용될 가능성이 가장 유력하다.