[REPORT] 대규모 CO2 지중저장소 국내 최초 확인

[산업일보]
국토해양부(장관 권도엽)는 지구온난화의 주범인 이산화탄소 50억 톤 가량을 영구적으로 격리저장 가능한 해저지중 저장소가 동해 울릉분지 남서부 주변 해역 대륙붕에 존재한다고 밝혔다.

국토해양부는 온실가스 감축대책의 일환으로 발전소 등에서 포집한 이산화탄소의 해저지중 저장소 선정을 위한 연구개발사업 결과 이 같은 사실을 확인했다고 발표했다.

이번에 확인된 50억 톤 규모의 저장가능 용량은 2030년에 우리나라가 이산화탄소 포집 저장(CCS*)방식에 의해 달성하고자 하는 연간 감축목표량인 3,200만 톤을 기준으로 계산할 경우, 이곳에서만 150년 이상을 저장할 수 있는 방대한 규모다.
CCS는 에너지효율 향상, 신재생에너지 사용과 함께 주요 온실가스 감축 수단의 하나로 현재의 화석연료기반 경제를 유지하면서도 온실가스를 감축할 수 있는 현실적 대안기술로 세계 각국의 주목을 받고 있다.


주요 국가들, 경쟁적으로 추진
주요 국가들은 CCS를 온실가스 감축의 핵심기술로 인식하고 막대한 예산을 투자해 CO2 지중저장 실증프로젝트를 경쟁적으로 추진하고 있는 실정이다.

노르웨이의 경우 Sleipner, Snohvit 사업을 통해 세계 최초로 100만 톤급 규모의 대규모 CO2 해양 지중저장사업을 성공적으로 추진 중이다.

미국 역시 향후 10년 내에 비용 효율적인 CCS 기술을 보급하고 ′16년까지 5~10개의 CCS 상용화 시범 프로젝트 실행 계획에 있다.

EU는 2020년까지 CCS기술을 상용화하기 위한 목적으로 10~12개의 CCS 실증사업 추진 중으로 ′30년까지 70~120억 유로의 투자가 점쳐지고 있다.

호주는 Otway 프로젝트를 통해 7만 톤 규모의 소규모 저장 실증했고 현재 Gorgon LNG 프로젝트를 통해 ‘15년부터 연간 350만 톤 규모의 CO2 저장사업 추진 예정이다. 2020년까지 20개 이상의 산업 스케일의 대표 포집, 저장 복합 시설 프로젝트를 수행할 것으로 보인다.

일본도 현재 해양 퇴적층 매개로 한 저장 실증사업 계획이 있는 것으로 알려지고 있다.

CO2 지중저장 원리
지하 800~300m 사이에 위치하는 다공성 암석층(사암층 등)으로 주입되며 암석 부피의 약 10~30%를 차지하는 공간인 공극(퇴적물 입자사이의 틈새)에 저장된다.
800m 이하의 퇴적층에 주입된 CO2는 지온과 정수압 등으로 인해 고온, 고압의 조건이 되며 초임계 상태에 이른다.

초임계 상태의 CO2는 부피가 대기 중의 약 3/100 이하이며 밀도가 600kg/m3로 커지면서 저장효율이 높아지는 것이다.

퇴적층에 격리된 CO2는 장기적으로 퇴적층 사이에 있는 물에 용해되며, 최종적으로는 물속에 녹아 있는 칼슘 등과 반응해 광물화가 되어 안정화를 도모할 수 있다.

이와 관련 육상폐기물의 해양투기에 의한 해양오염방지를 위한 국제협약인 런던96의정서는 2006년도에 이미 CCS사업에 의한 CO2를 해양지중저장 가능한 물질로 규정한 바 있으며, 국제에너지기구 IEA는 2050년에 전 세계 CO2 감축량의 19%에 해당하는 100억 톤을 CCS 방식으로 처리하게 될 것으로 전망하고 있다.

국토해양부의 CCS 연구개발 사업에는 한국해양연구원이 주관연구기관으로, 그리고 한국석유공사가 협동연구기관으로 참여하고 있으며 우리나라에서 이산화탄소 저장소 선정목적의 해저지층구조 연구결과 발표는 이번에 최초로 이루어진 것이다.

이산화탄소를 대량으로 해저지중에 영구적으로 격리 저장하기 위해서는, 이산화탄소 주입이 용이한 일정수준 이상의 압력 및 공극률이 확보되고 주입된 이산화탄소가 누출되지 않도록 덮개 역할을 하는 진흙 성분의 퇴적층이 상부에 존재하는 등 특별한 지층구조를 형성하고 있어야 한다.

이번에 발표된 연구결과는 기존에 석유·가스 탐사를 목적으로 얻어진 방대한 자료를 지난 2년여 동안의 연구 분석을 통해 동해 울릉분지 주변 심부 퇴적층(800~3,000m 깊이)에서 대규모 저장소에 적합한 지층구조의 존재를 1차적으로 확인한 것이다.

연구사업에 참여하고 있는 한국석유공사의 박명호 부장은 “이번 연구결과를 통해 그동안 일부에서 제기된 국내 대규모 저장지의 존재유무에 대한 논란을 잠재우게 된데 큰 의미가 있다”고 말했다.

국토해양부는 이번에 확인된 동해 울릉분지 주변 저장후보지를 대상으로 금년 중에 지질구조를 입체적으로 파악하기 위한 3차원 탄성파 탐사를 실시한 후 2014년에 시험시추를 거쳐 2015년까지 대규모 이산화탄소 저장 실증을 위한 대상지를 최종 확정해 고시할 계획이다.

지난 2010년에 정부가 수립한 “국가 CCS 종합추진계획”에 따르면 발전소, 제철소 등에서 배출되는 대규모 이산화탄소를 처리하기 위해서 2016년부터 이산화탄소 포집기술과 연계한 100만 톤급 CCS 실증사업을 2020년까지 실시하고 그 이후에는 CCS사업을 상용화한다는 계획을 가지고 있다.

이번 동해 울릉분지 주변 해저 지중에 대규모 저장이 가능한 CCS 실증 후보지를 발굴함에 따라 국내에서도 이산화탄소 포집-수송-저장에 이르는 모든 공정에 대해 대규모 CCS 실증과 관련기술을 확보할 수 있는 여건은 일단 갖추게 된 셈이다.

한편, 국토해양부는 “국가 CCS 종합추진계획”상의 부처별 역할분담에 따라 해저지중 저장소 선정 외에도 이산화탄소 수송체계 및 해양환경 관리체계 구축 등에 필요한 기술개발과 해양분야의 관련 법제도 정비 등의 사업을 수행하고 있다.
국토해양부 관계자는 “지구온난화에 대비하고 CCS 시장선점을 위한 국가 간 경쟁에서 우위를 차지할 수 있도록 해양분야 CCS 연구개발 사업을 차질 없이 추진해 나가겠다”고 밝혔다.