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2016년 11월 20일 일요일

이산화탄소를 암석화 시키는 기술



(A core sample from a carbon storage project in Washington state showed that carbon dioxide injected deep underground into basalt rock turned into the carbonate mineral ankerite in less than two years (inset). Credit: American Chemical Society )


 과학자들이 현무암(basalt)에 고압의 이산화탄소를 주입해 이를 암석형태로 바꾸는 연구에 성공했습니다. 이산화탄소가 암석으로 바뀔 수 있다고 하면 다소 이상하다는 생각이 들수도 있지만, 사실 지구 대기의 탄소 순환에서 탄소의 대부분은 지각에 암석 형태로 존재합니다. 산소는 이보다 더 많은 양이 암석으로 존재하고 있죠. 우리는 종종 그 사실을 망각하지만, 지구의 산소, 탄소, 물 순환은 암석권까지 포함하는 개념입니다.


 따라서 탄산염(carbonate) 암석을 비롯한 많은 암석들이 탄소 성분을 가지고 있다는 사실은 놀라운 일이 아닐 것입니다. 현무암 자체는 탄소가 많지는 않지만 내부에 많은 기포 구멍을 가지고 있습니다. 여기에 고압의 이산화탄소를 넣고 시간이 흐르면 주변의 물질과 반응해 앙케라이트(ankerite Ca[Fe,Mg,Mn](CO3)2) 같은 암석을 형성하게 됩니다. 이는 탄산칼슘과 금속 성분으로 이뤄진 암석입니다.


  이산화탄소가 다른 성분과 결합해서 탄산염 암석이 되는 일은 자연적으로도 진행되지만, 이 경우 인위적으로 그 속도를 빠르게 만들어 대기 중 이산화탄소를 제거하는 방식으로 이해할 수 있을 것입니다. 이런 시도가 몇 군데에서 진행 중인데, 이번 연구는 워싱턴주의 현무암 지층에 1000톤 정도의 이산화탄소를 주입하는 실험이었습니다.


 2009년부터 미 에너지부 산하의 Pacific Northwest National Laboratory와 Big Sky Carbon Sequestration은 이 연구를 위해 협력했고 이번에 실제로 지층에 고압의 이산화탄소를 주입한 후 해당 지역에서 2년 후 암석 샘플을 채취했습니다. 이론적으로만이 아니라 실제로 이산화탄소가 암석으로 바뀌는 것을 확인하기 위해서인데, 탄소 동위원소 측정 결과는 이 암석이 2년 전 주입한 이산화탄소가 바뀐 것이라는 점을 확인시켰습니다. 이는 고무적인 결과라고 하겠습니다.


 앞으로 비용 및 안전성 등의 문제를 극복할 수 있다면 이산화탄소 분리 및 저장 기술이 미래 온실 가스 감축 목표 달성을 위한 좋은 대안 가운데 하나가 될 수 있을 것입니다. 다만 파리 기후 협약의 약속이 지켜진다는 가정하에서 말이죠.


 참고


Environmental Science & Technology Letters,pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.estlett.6b00387       

                                  
http://phys.org/news/2016-11-carbon-dioxide-underground.html#jCp

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