아이슬란드에서는 이산화탄소를 지하로 퍼내려 암석으로 변환시키는 실험을 진행 중이다. 

	▲ 암석으로 변환 : 아이슬란드에서의 새로운 실험은 이산화탄소를 포착하여 암석에 영구 저장하는 것을 목표로 하고 있다. Image: Wikimedia Commons/Debivort  ⓒ 뉴스타운

아이슬란드에서의 새로운 실험에서, 이산화탄소 배출을 영원히 격리시키기 위하여 굴뚝을 없애고 대신 '땅 속 깊숙이 이산화탄소를 묻어 버리려고' 주입정(注入井, injection well)으로 대체하려는 중이다.

연구원들은 이산화탄소를 지하로 '퍼 내리기' 위한 펌핑(pumping)을 하고 있다. 온실가스를 바위로 변환시키려는 의도이다. 이 기술은 다른 발전소나 공장에서 가스 배출을 조절하는데 모델이 될 수도 있는데, 그야말로 '바위처럼 든든한' 기후 변화 해결책을 마련하려는 것이다.

컬럼비아대학 지구화학 교수 주어그 매터(Juerg Matter)에 의하면 인간이 화석 연료에 의존하고 있는 한(향후 50 내지 100년은 그럴 것이다.), 이산화탄소의 포착 및 저장은 중요한 것이라고 한다.

계속해서 그는 특별히 대기 중의 온실가스가 지구온난화에 좋지 않은 영향을 끼치며, 기후 변화에 관한 한 에너지 기반 시설에서 탄소를 제거해야만 한다고 한다.

카픽스(CarbFix, Carbon + Fix) 시험 프로그램은 이 문제를 해결하기 위하여 헬리셰이디(Hellisheiði) 발전소로부터의 이산화탄소를 포착하는 것을 목표로 하고 있다. 헬리셰이디 발전소는 세계 2위의 열병합발전소이고, 아이슬란드에서는 가장 크다.

300 메가와트의 발전소는 지표 1.2 마일 밑에 고여 있는 고온의 가스 및 열을 이용하여 7대의 터빈을 가동시킨다. 이 과정에서 헬리셰이디의 배출 가스는 99.5 퍼센트 정도가 증기(스팀)이고, 나머지는 대부분이 이산화탄소와 소량의 황화수소, 아르곤 및 메탄 들이다.

주어그 매터는 카픽스 프로그램에 참여하고 있다. 그는 카픽스가 이산화탄소를 화산암인 현무암으로 주입시키는 최초의 프로젝트라고 한다. 현무암의 저장능력은 매우 클 수 있다고 한다.

산(酸)에서 암석으로

배출되는 이산화탄소는 우선 증기에서 분리된 다음 물에 녹아 탄산을 형성하게 된다. 다음으로 (탄산) 용액은 지하 550 야드 밑 현무암층으로 퍼내려지고, 용액이 산성이므로 주변의 암석으로부터 칼슘이나 마그네슘 같은 원소들을 침출시킨다. 시간이 지나면, 용액은 현무암층을 통과하고, 침출된 원소들은 석회석 같은 광물을 형성하도록 재결합하게 된다.

아이슬란드는 이상적인 실험 장소인데, 왜냐하면 지하의 90%가 현무암으로, 화산 활동 결과로 형성된 것이다. 이 국가는 대부분의 전기를 지열로부터 얻고 있다.

그러나 카픽스에 어려운 도전과제가 없는 것은 아니다. 프로젝트의 현 단계는 이산화탄소를 발전소가 아닌 인근의 지열정(地熱井, geothermal well)으로부터 주입하고 있다. 프로젝트가 2007년에 시작되었지만 연구팀은 올 1월이 되어서야 이산화탄소 주입을 시작했고 열병합발전소로부터는 올 4월이 되어야 시작할 예정이다.

카픽스 프로젝트 관리자 에다 아라되띠르(Edda Arad?ttir)에 의하면, 실험에서 가장 어려운 것은 가스를 주입하는 부분이라 생각했으나, 그보다는 가스 분리 단계에서 지연이 되었다고 한다. 가스 분리 단계가 생각보다 훨씬 복잡한 과제였다고 한다.

골치 아픈 가스분리 과정

황화수소는 하드웨어를 부식시킬 뿐 아니라 증기에서 분리되었을 때 공정 장치를 저해하는 화합물을 형성하기 때문에 매우 골치 아프다. 따라서 현 단계는 이산화탄소만을 주입하고 있는데, 다음 단계는 황화수소도 현무암으로 주입시킬 것이다.

아라되띠르에 의하면 새로운 기구를 개발하거나 지하 깊숙한 곳의 암석층을 모니터링 하는 등의 문제도 있다고 한다. 연구팀은 또한 이산화탄소를 배출 원으로부터 주입정(注入井, injection well)까지 운반하는 시스템도 제작해야 한다.

전체 공정이 또한 자원 집약적이라 많은 량의 물과 전기를 필요로 한다. 이산화탄소가 암석으로 완전히 변환되려면 수개월 내지 수년이 걸릴 수도 있다. 아라되띠르는 이 같은 실험은 매우 비싸며 아직은 상용화 단계가 아니라고 한다.

그래도 아이디어는 엄청난 잠재력을 갖고 있다. 현무암층은 전 세계 곳곳에서 발견되며 카픽스 현장에서만 수십 억 톤의 이산화탄소를 저장할 수 있다고 한다. 다른 탄소 저장 형태와 달리, 배출 가스는 상대적으로 얕은 깊이에서 암석으로 변환될 수 있으며, 새어나올 위험이 최소화되고 결과는 영구적이다.

게다가 카픽스는 이미 결과를 보였다. 주어그 매터는 산성 용액이 지하에서 중화되고 있으며 이는 암석층의 반응이 일어나고 있음을 알려주는 것이라고 한다. 그는 인간 수명 정도의 기간 내에 광물화된다면 성공적이라고 한다. 기술이 개선되면서 비용은 절감될 것이고 현무암층을 이용한 이산화탄소 격리는 온실가스 배출 제어를 위한 성공적인 전략이 될 수 있다고 한다.

영구 저장 방식의 증명은 일부 탄소 포착 방식에서의 상업적 문제점을 완화시킨다. 이를테면 보험 문제가 있는데, 보험사들은 이산화탄소를 가스나 액체 형태로 지하에 저장할 경우 장기적인 금융 위험에 신경을 쓰고 있다. 언제든 새어나올 수가 있기 때문이다.