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▲ 아이슬란드의 지열 발전소 -Arni Saeberg
우리의 편리한 문명 생활은 1년 365일, 24시간 전기를 통해 이뤄지고 있습니다. 하지만 전기를 생산하는 방법이 문제가 됩니다. 예를 들어 석탄이나 천연가스를 이용한 발전소는 가장 손쉽게 전기를 생산하는 방법이지만, 온실가스 배출 문제를 비롯한 환경문제가 있습니다. 원자력 발전은 대기오염이나 온실가스 문제는 없지만, 만에 하나라도 사고가 발생하면 대형 참사로 이어질 수 있고 오랜 세월 방사성 폐기물을 보관해야 합니다.
이런 문제점을 극복하기 위해 최근 여러 나라가 신재생 에너지의 비중을 늘리고 있습니다. 풍력, 태양열·태양광, 지열, 파력 발전 등 여러 방법이 시도되고 있지만, 아직 에너지 생산에서 큰 비중을 차지하는 것은 화석 연료를 이용한 화력 발전입니다. 문제는 주로 이산화탄소의 형태로 나오는 막대한 온실가스가 지구를 더 뜨겁게 만들고 있다는 점이죠. 그런데 이산화탄소를 배출하는 대신 흡수하는 발전소가 있다면 어떨까요?
엉뚱한 이야기 같지만, 실제로 그런 연구가 진행 중입니다. 스위스에서 설립된 ‘클라임웍스’(Climeworks)와 아이슬란드의 지열 발전소가 그 ‘주인공’입니다. 클라임웍스는 대기 중 이산화탄소를 걸러내 분리하는 직접 공기 포획(DAC, Direct Air Capture) 기술을 지닌 기업입니다. 대기 중 이산화탄소 농도가 높아졌다고 해도 400ppm 수준인 점을 고려하면 대규모 직접 포획은 쉽지 않지만, 클라임웍스는 이 부분에 특화된 기술을 가지고 있습니다.
문제는 이렇게 분리한 이산화탄소를 어떻게 처리할 것인가 하는 문제입니다. 클라임웍스는 이산화탄소 분리해서 작물을 재배하는 온실에 제공하는 시스템을 공개했지만, 모든 이산화탄소를 이렇게 처리하기에는 양이 너무 많습니다. 클라임웍스가 생각하는 대안은 땅에 매립하는 것입니다. 하지만 고압의 가스를 지하에 저장할 경우 새거나 혹은 압력으로 인해 폭발 사고의 위험성이 있습니다.
카브픽스2 프로젝트(CarbFix 2 Project)는 이 문제에 대한 해결책입니다. 이산화탄소를 지하 깊숙한 현무암 지층에 고압으로 주입한 후 탄산염 광물로 바꾸는 방식으로 장기간 이산화탄소를 안전하게 보관할 수 있습니다. 연구에 의하면 2년 내로 95~98% 이산화탄소가 탄산염 광물로 변한다고 합니다.
전체 과정은 이렇습니다. 지열발전소에서 나온 냉각수 같은 폐열에는 아직 많은 열에너지가 남아 있습니다. 이 열에너지를 이용해서 클라임웍스의 이산화탄소 분리장치가 필요한 열에너지를 공급합니다. 분리한 이산화탄소는 지하 700m의 현무암 지층에 주입해 탄산염 광물이 됩니다. 발전소 자체는 이산화탄소를 내놓지 않고 발전 부산물을 이용해서 이산화탄소를 제거하는 방식이기 때문에 최초의 역배출 발전소(negative emission power plant)가 되는 것입니다.
이론적으로는 훌륭하지만, 문제는 비용과 효율성입니다. 이산화탄소 포획 저장에 큰 에너지가 들지 않더라도 비용은 만만치 않게 들 가능성이 크기 때문입니다. 더구나 현무암 지층이 풍부한 지열발전소는 매우 특수한 경우에 속한다는 점도 문제입니다. 다만 대기 중 이산화탄소를 직접 포획하는 기술 자체는 앞으로 발전 가능성이 있습니다. 저렴한 이산화탄소 분리 기술이 있다면 인류가 좀 더 기후 문제에 능동적으로 대처할 수 있을지 모릅니다.
사진=아이슬란드의 지열 발전소 -Arni Saeberg
고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
