이산화탄소를 ‘광산 폐기물’에 저장한다

과학기술

이산화탄소를 ‘광산 폐기물’에 저장한다
온실가스 줄이기 위한 저비용 고효율 기술로 세계가 주목

2020.09.04 10:36 이강봉 객원기자

캐나다령 북극권 안에는 다이아몬드 광산인 가초 쿠에(Gahcho Kué)가 있다.

광산업체인 드비어스(De Beers)에서 매년 약 400만 캐럿 상당의 다이아몬드를 채굴하고 있는 초대형 광산이다.

대형 광산인 만큼 이곳에는 많은 암석 폐기물이 발생하고 있다. 그리고 이 폐기물을 활용해 기후변화의 원인이 되고 있는 이산화탄소를 영구적으로 가두어 넣어두기 위한 방안을 과학자들이 찾고 있다.

다이아몬드 등의 광산에서 발생하는 막대한 양의 폐기물을 활용해 이산화탄소를 대량 저감할 수 있는 기술이 개발돼 주목을 받고 있다. 사진은 시베리라의 우다츠나야 다이아몬드 광산. ⓒWikipedia

북극 다이아몬드 광산에서 저장 기술 실험 중

4일 ‘사이언스’ 지에 따르면 이 광산 지역은 과거 화산이 폭발했던 지역이다.

땅속 깊은 곳에 있는 특이한 암석 성분을 이곳에 깔아놓았는데 그 안에서 대량의 다이아몬드가 채굴되고 있는 중이다.

그러나 과학자들이 관심을 기울이고 있는 것은 광산을 통해 생성되고 있는 막대한 양의 폐기물들이다. 그중에는 암석 조각들과 채굴 과정에서 발생하는 진흙 같은 물질들, 시멘트, 알루미늄 등이 포함돼 있다.

이 물질들은 강한 알칼리성을 띠고 있다. 그런 만큼 약산성의 이산화탄소를 만나면 강력한 반응을 하게 된다. 과학자들이 주목하고 있는 것은 광산에서 생성된 폐기물들이 다른 어떤 물질보다 많은 가스를 흡수하고 있다는 점이다.

이산화탄소를 흡수한 다음에는 그것을 저장해 영구적으로 고형 무기물질화하고 있는데 그동안 이산화탄소 문제로 골머리를 앓고 있던 과학자들에게 희소식이 되고 있다.

연구를 이끌고 있는 캐나다 브리티시컬럼비아 대학의 지질학자 그레고리 딥플(Gregory Dipple) 교수는 “광산 폐기물을 통해 믿기 힘든 일이 벌어지고 있다.”며, “향후 이산화탄소 농도를 낮추는데 중요한 역할을 할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구가 주목을 받고 있는 것은 광산을 통해 생성되는 폐기물 양이 엄청나게 축적되고 있기 때문이다. 통계에 의하면 세계적으로 매년 약 20억 톤이 넘는 폐기물이 생성되고 있는데 세계적으로 환경을 파괴하는 요인으로 지목받고 있다.

미국 펜실베이니아주와 영국에서는 산위에 있는 광산에서 발생한 폐기물로 인해 침출수가 발생하고, 이로 인해 산 밑으로 흐르는 하천 속의 물고기가 멸종해 큰 문제가 된 적이 있다.

이런 이유로 가초 쿠에 광산에서 진행되고 있는 연구 결과는 광산업계의 비상한 관심을 불러일으키고 있다. 이 강알칼리성 폐기물을 활용해 공기 중에 있는 이산화탄소를 대량 흡수할 경우 광산에 대한 불신감을 줄이고, 기후변화에 기여할 수 있다는 기대감 때문이다.

저비용으로 효율을 높일 수 있는 기술

2015년 말 파리에서 열린 21차 유엔 기후변화협약 당사국총회에서 195개 회원국은 온실가스 배출량을 단계적으로 줄여나갈 것을 합의한 바 있다.

그리고 다양한 실행계획을 확정했는데 그중에는 온실가스 배출을 막기 위한 기술인 NETs(negative emissions technologies)를 통해 매년 100억 톤의 이산화탄소 배출량을 줄여나간다는 계획이 포함돼 있다.

그리고 5년이 지난 지금 다양한 기술들이 개발되고 있지만 온실가스 배출에 영향을 미칠 수 있는 확실한 기술이 등장하지 않고 있는 중이다.

이런 상황에서 광산 폐기물이 주목을 받고 있는 것은 그다지 큰 비용을 들이지 않고서도 목표를 쉽게 달성하는 NETs이기 때문이다. 지난해 미국과학학회(NAS)에서는 광산에 이산화탄소를 저장하는 기술을 소개한 바 있다.

NAS는 보고서에서 다이아몬드 광산을 활용할 경우 매년 1억 7500만 톤의 이산화탄소를 저장할 수 있다고 예상했다. 알루미늄, 철, 시멘트와 같은 다른 초염기성 광산을 활용할 경우 3억 100만 톤의 이산화탄소를 저장할 수 있다고 보았다.

사실 이산화탄소를 암석에 가두는 기술이 제안된 것은 오래전의 일이다.

지난 2012년 과학자들은 아이슬란드 남서지역 지하 시험장에서 냉각 용암으로 형성된 다공성 현무암에 이산화탄소를 주입하는데 성공했다. 2년 후, 거의 모든 이산화탄소가 탄산염 광물로 변형되었다.

그리고 지금까지 새로운 시도들이 있어왔지만 별다른 실효를 못 거두고 있다. 높은 비용 때문이다. 미국 물리학회 2011년 보고서에 따르면 매년 1톤의 이산화탄소를 제거하는 데 600~1000달러의 비용이 드는데 비용을 낮출 수 있는 기술이 아직 등장하지 않고 있었다.

이런 상황에서 광산 폐기물을 활용한 이산화탄소 저장 기술이 주목을 받고 있는 것은 당연한 결과다.

‘사이언스’ 지에 따르면 딥플 교수 연구팀은 효율을 높이기 위한 기술 개발에 속도를 내고 있는 중이다. 관계자들은 이 기술이 완성될 경우 적은 비용으로 수 억 톤의 이산화탄소를 저장할 수 있을 것으로 보고 있다.

광산업체에서는 또 매년 약 20억 톤의 알카리성 폐기물을 처리하는 것이 가능하다.

이런 분위기 속에서 가초 쿠에 광산을 운영하고 있는 드비어스 사에서는 적극적으로 연구를 지원하고 있는 중이다. 드비어스 사는 전 세계에 있는 모든 광산을 대상으로 관련 프로젝트를 지원하겠다고 밝혔다.

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주성원 2020년 9월 4일3:39 오후

온실가스를 줄일 가장 유망있는 기술로 보이네요
박한얼 2020년 9월 8일3:38 오후

광산 폐기물을 활용한 이산화탄소 저장 기술이 발달하면 온실가스가 줄어 환경오염을 막는 좋은 기술일거 같아요, 일석이조고 다른 폐기물도 여러모로 활용하는 기술을 개발 한다면 지구환경에 좋을거 같아요