스위스, 이산화탄소를 보관하는 가장 좋은 방법 찾았다

대기 중에 있는 이산화탄소를 포집하여 재활용 콘크리트 골재나 지질학적 저장소에 저장하는 기술이 실현 가능해지며 탄소 발자국(carbon footprint)에도 긍정적인 영향을 미친다는 새로운 연구 결과가 최근 발표됐다.

스위스는 2050년까지 온실가스 배출량을 탄소중립 상태인 넷제로(net-zero)로 줄이겠다는 야심찬 목표를 세운 바 있다. 하지만 이를 위해서는 재생 에너지의 대대적인 확대와 절약 그 이상의 조치가 필요하다.

스위스 연방 정부는 소각장 등 줄이기 어려운 이산화탄소(CO₂) 배출량이 연간 1,200만 톤에 달할 것으로 추정하고 있다. 따라서 배출된 CO₂ 중 일부는 대기에서 다시 제거해야 한다. 그런데 문제는 어떻게, 그리고 무엇을 해야 하느냐이다.

이에 따라 취리히연방공대(ETH Zürich) 연구진이 파일럿 프로젝트의 일환으로 이러한 질문을 조사하고 CO₂의 영구 저장을 위한 두 가지 솔루션을 탐색했다.

① 스위스에서 제조된 재활용 철거 콘크리트의 광물화 
② 아이슬란드의 지질 저수지에서 광물 채굴

이 프로젝트는 스위스의 수도 베른(Bern)의 폐수 처리장에서 배출되는 이산화탄소를 사용했다. 연구원들은 이산화탄소 발생지에서 포집 및 액화부터 운송과 영구 저장에 이르기까지 전체 사슬을 포괄하는 수명주기(life cycle) 분석을 수행했다. 또한 전체 사슬을 따라 얼마나 많은 새로운 CO₂가 생산되는지도 계산하는 한편, 폐기물 소각장과 시멘트 제조 공장의 탄소 포집 방법과 기술에 대한 다양한 솔루션을 탐색했다.

이 프로젝트는 두 경로 모두 기술적으로 실현 가능하며 기후에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 조사된 모든 사례에서 저장된 CO₂의 양은 운송 사슬을 따라 발생하는 배출량을 초과했다.

재활용 철거 콘크리트에 저장할 경우, 저장된 배출량과 그에 따른 신규 배출량 간의 비율은 90%이며, 스위스에서 CO₂를 운송한 후 아이슬란드의 저장소에 저장할 경우에는 약 80%이다.

대부분의 신규 배출은 철도와 선박으로 컨테이너를 운송하는 과정에서 발생하며, 이러한 운송 수단 중 일부는 여전히 화석 연료뿐만 아니라 석탄 화력발전소의 에너지를 사용하기 때문에 이러한 효율성은 앞으로 개선되어야 한다. 향후 이산화탄소를 대규모로 수출해야 하는 경우 파이프라인을 건설하는 것이 잠재적인 해결책이 될 수 있을 것으로 보인다.

반면에 연구진을 놀라게 했던 한 가지 측면은 여러 국가를 거쳐 아이슬란드로 이산화탄소를 운송할 때 직면한 규제상의 어려움이었다. 이는 저장을 위해 국경을 넘어 이산화탄소를 운송한 최초의 사례였다.

취리히연방공대 교수이자 이 프로젝트 코디네이터로 일하는 마르코 마조티는 '식품 생산 산업에서는 많은 양의 이산화탄소가 필요하며, 화학물질로 분류되어 국경을 넘어 아무런 문제 없이 운송할 수가 있다"며 "하지만 우리의 경우처럼 이산화탄소가 폐기물 형태인 경우 규제 환경이 매우 불분명하다"라고 말한다.

따라서 프로젝트 팀은 스위스가 대규모로 이산화탄소를 저장하고 향후 기업들에게 인센티브를 제공하려면 유럽의 이웃 국가들과 협력하여 명확한 규제에 합의해야 한다는 결론에 도달했다.

이 프로젝트에서 시험된 기술이 제대로 작동하더라도 CO₂ 관리 분야에서는 여전히 많은 연구가 필요하고,. 또한 이러한 기술을 상업적 규모로 확장하는 것도 중요하다.

2023년 ETH 취리히 연구진과 정치, 과학, 산업계 파트너들은 CO₂ 포집, 탄소중립 가스 및 화석 연료 생산, CO₂ 영구 저장을 위한 기존 기술의 산업적 채택과 출시를 가속화하는 것을 목표로 하는 '그린에너지저장연합(Coalition for Green Energy and Storage)'을 설립했다.

연구자들은 CO₂를 살고 있는 곳에서 가까운 스위스 지하에도 저장할 수 있는지 여부를 조사 중이다.