국내 최초로 대규모 CO2 해저 지중 저장소를 확인했다. 국토해양부는 4월 4일에 "온실가스를 감축하고자 발전소 등에서 포집한 CO2를 영구적으로 격리 저장할 수 있는 50억 톤 규모 해저 지중 저장소가 동해 울릉분지 남서부 주변 해역에 존재하는 것을 최종 확인했다"고 발표했다. 기존 석유·가스 탐사를 목적으로 얻은 자료를 가공 분석해 우리나라에서 CO2 해저 지중 저장소의 존재와 규모를 최초로 확인한 것이다. 정부는 2030년에 CO2 포집 저장(CCS) 방식으로 연간 CO2 3200만 톤을 감축할 계획이다. 국토부는 "이번에 확인한 50억 톤은 2030년 CCS 감축 목표량을 기준으로 150년 정도 사용할 수 있는 방대한 규모다"면서 ", CO2 저장 후보지를 발굴함으로써 우리나라도 발전소, 제철소 등 CO2 대량 발생원에서 추진하는 CO2 포집 사업과 연계한 CO2 실증 사업을 직접 추진할 수 있는 여건을 마련했다는 데 의미가 있다"고 밝혔다.
국토해양부는 4월 4일에 "지구 온난화 주범인 CO₂를 약 50억 톤 영구적으로 격리 저장할 수 있는 'CO₂해저 지중 저장소'의 존재를 동해 울릉분지 남서부 주변 해역에서 확인했다"면서, "온실 가스 감축 대책의 하나로 발전소 등에서 포집한 CO₂해저 지중 저장소 선정을 위한 연구 개발 사업 결과, 이 같은 사실을 확인했다"고 발표했다. 국토부에서 확인한 약 50억 톤 저장 용량은 2030년에 우리나라가 CO₂포집 저장(CCS : Carbon Dioxide Capture and Storage) 방식으로 달성하려는 연간 감축 목표량 3200만 톤을 기준으로 계산할 경우, 이곳에만 150년 이상 저장할 수 있는 규모다. CCS는 에너지 효율 향상, 신재생에너지 사용과 함께 온실가스를 감축하기 위한 주요 수단 중 하나로, 현재 화석연료를 기반으로 한 경제를 유지하면서 온실가스를 감축할 수 있는 현실적 대안 기술이다. 이와 관련해 육상 폐기물의 해양 투기로 말미암은 해양 오염을 방지하기 위한 국제 협약인 '런던96의정서'는 2006년에 CCS 사업에 의한 CO₂를 해양지중에 저장할 수 있는 물질로 규정했으며, IEA(국제에너지기구)는 2050년에 전 세계 CO₂감축량의 19%에 해당하는 100억 톤을 CCS 방식으로 처리할 것으로 전망했다. 국토부의 CCS 연구 개발 사업은 한국해양연구원이 주관 연구 기관으로, 한국석유공사가 협동 연구기관으로 참여했으며, 우리나라에서 CO₂저장소를 선정하기 위한 해저 지층 구조 연구 결과 발표는 처음이다. 대량의 CO₂를 해저 지중에 영구적으로 격리 저장하려면 CO₂주입이 쉬운 일정 수준 이상의 압력과 공극률을 확보하고, 주입한 CO₂가 누출되지 않도록 덮개 역할을 하는 진흙 성분 퇴적층이 상부에 존재하는 등 특별한 지층 구조를 형성해야 한다. 참고로 공극률은 퇴적물 입자 사이에 존재하는 틈새비율로 CO₂저장을 위해 10% 이상이어야 한다. 연구 결과는 기존에 석유·가스를 탐사하기 위해 얻은 방대한 자료를 2년여에 걸쳐 분석함으로써 동해 울릉분지 주변 심부 퇴적층(800~3000m 깊이)에서 대규모 저장소에 적합한 지층 구조의 존재를 1차적으로 확인한 것이다. 연구에 참여한 박명호 한국석유공사 부장은 "연구 결과를 통해 그동안 일부에서 제기한 국내 대규모 저장지의 존재 여부에 대한 논란을 잠재우게 된 데 큰 의미가 있다"고 말했다. 국토부는 확인한 동해 울릉분지 주변 저장 후보지를 대상으로 올해 지질 구조를 입체적으로 파악하기위한 3차원 탄성파로 탐사한 후 2014년에 시험 시추를 거쳐 2015년까지 대규모 CO₂저장 실증을 위한 대상지를 최종적으로 확정해 고시할 계획이다. 2010년에 정부에서 수립한 '국가 CCS 종합 추진 계획'은 발전소, 제철소 등에서 배출하는 대규모 CO₂를 처리하기 위해 2016년부터 CO₂포집 기술과 연계한 100만 톤급 CCS 실증 사업을 2020년까지 실시하고, 그 후 CCS 사업을 상용화하는 것이다. 동해 울릉분지 주변 해저 지중에서 대규모로 저장할 수 있는 CCS 실증 후보지를 발굴함으로써 국내에서도 CO₂포집 → 수송 → 저장에 이르는 모든 공정에 대해 대규모 CCS 실증과 관련 기술을 확보할 수 있는 여건은 갖춘 셈이다. 국토부 관계자는 "지구 온난화에 대비하고 CCS 시장 선점을 위한 국가 간 경쟁에서 우위를 차지하도록 해양 분야 CCS연구 개발 사업을 차질 없이 추진하겠다"고 밝혔다.
[1] 울산에서 동쪽으로 60∼90㎞ 떨어진 수심 150∼200m 대륙붕 퇴적층. [2] 탄성파 자료 해석을 통해 도출한 유망 저장소의 3차원 구조도. 동해 가스전을 포함한 지역 구조도(서쪽 유망 후보 지역).
CO₂지중 저장 원리
CO2를 지하 800~3000m 사이에 있는 다공성 암석층(사암층 등)에 주입해 암석 부피의 약 10~30%를 차지하는 공간인 공극(퇴적물 입자 사이 틈새)에 저장한다. 800m 이하 퇴적층에 주입한 CO2는 지온과 정수압 등에 의해 고온·고압의 조건에서 초임계 상태에 이른다. 초임계 상태 CO2는 부피가 대기 중의 약 3/100 이하며, 밀도가 600㎏/㎥로 커지면서 저장 효율이 높아진다. 퇴적층에 격리한 CO2는 장기적으로 퇴적층 사이에 있는 물에 녹으며, 최종적으로 물속에 녹아 있는 칼슘 등과 반응해 광물로 변한다.
CCS 기술과 동향 CCS(Carbon Capture and Storage)란 CO₂포집, 수송, 저장하는 것으로, 화력발전소와 제철소 등에서 대량 배출하는 CO₂를 포집, 수송해 800m 이하 해양 퇴적층에 저장해 처리하는 기술이다. IEA 등은 2050년경 온실가스 감축량 중 CCS 기술이 19%를 차지(단일 기술 최대)할 것으로 전망했다. 세계 각국은 2020년 이후 CCS 기술을 보급하고자 대규모 실증 사업들을 추진 중이다. 다음은 주요 국가에서 추진하는 CO₂지중 저장 실증 프로젝트다. ▲노르웨이 - Sleipner, Snohvit 사업을 통해 세계 최초로 100만 톤급 대규모 CO₂해양 지중 저장 사업을 성공적으로 추진 중이다. ▲미국 - 향후 10년 이내에 비용 효율적인 CCS 기술을 보급하고 2016년까지 5~10개 CCS 상용화 시범 프로젝트 실행할 계획이다. ▲EU - 2020년까지 CCS 기술을 상용화하고자 10~12개 CCS 실증 사업을 추진 중이며, 2030년까지 70~120억 유로를 투자할 것으로 보인다. ▲호주 - Otway 프로젝트를 통해 7만 톤 규모 소규모 저장 실증 사업을 추진 중이다. 현재 Gorgon LNG 프로젝트를 통해 2015년부터 연간 350만 톤 규모 CO₂저장 사업을 추진할 예정이다. ▲일본 - 현재 해양 퇴적층을 매개로 한 저장 실증 사업을 계획 중이다.
한편, UNFCCC(기후변화당사국회의), IEA, IMO(국제해사기구) 등도 CCS 실용화를 위해 다양한 방안을 제시했다. IMO는 2006년 11월에 런던의정서 개정을 통해 CO₂를 해양에 배출할 수 있는 폐기물로 규정했으며(CO₂처분은 해양 지중에 한하며, CCS 목적의 CO₂스트림으로 제한), UNFCCC 총회에서 2011년 12월에 CCS의 CDM(청정 개발 체제) 체계 수용을 승인했다. 우리나라도 '녹색 기술 연구 개발 종합 대책(2009년 1월, 국과위)', '녹색 성장 국가 전략(2009년 7월, 녹색위)'에서 CCS 기술을 중점 육성기술로 선정했다. 2020년까지 온실가스를 BAU 대비 30% 감축하기 위한 수단 중 하나로 CCS 기술도입 강화를 제시했다. 녹색위는 2010년 7월, '국가 CCS 종합 추진 계획'을 수립해 부처 간 CCS 기술 개발을 체계적으로 추진하기로 했다. 목표는 2020년까지 100만 톤급 CCS 실증 완료, 이후 300만 톤/년 보급, 2030년경 연간 3200만 톤(국가 온실가스 감축량 10%에 해당)을 CCS로 처리하는 것이다. 한편, CCS 시장은 인위적 미래 시장이며, 국제적으로 2015년 이후에야 이뤄질 전망이다. 국제 사회공조와 시장 창출 의지가 중요하며, 국제적인 합의와 제도도 갖춰야 상용화할 수 있다. CCS 기술은 CO₂포집 비용을 낮추고, CO₂저장의 신뢰성을 확보해야 하며, 특히 대규모 실증이 필요하다. 또한, CO₂수송 시 파이프라인 부식 환경, 수송선의 증발가스 처리 방안 등을 정립해야 한다. 무엇보다 포집한 CO₂저장소 안전 문제를 해결해야 한다.
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