과학 포털 iKAOS

4 Contents

[R&D온앤오프] 이제는 더 이상 물러날 데가 없다! ‘온실가스’

한국지질자원연구원에서는 포집된 이산화탄소를 땅속 깊은 곳에 영구적으로 저장하여 기후 변화에 대응하는 기술을 연구하고 있습니다. 이 과정에서 이산화탄소는 지하 수 킬로미터 아래의 대수층이나 고갈된 가스전에 주입되며, 초임계 상태로 존재하거나 암석에 흡착되는 등 다양한 물리화학적 작용을 거쳐 저장됩니다. 연구의 핵심은 물로 채워진 암석의 공극 내에서 이산화탄소가 원활하게 흐를 수 있도록 돕는 것입니다. 이를 위해 연구진은 이산화탄소와 물 사이의 계면장력을 낮추는 첨가제 기술을 개발하며, 지하 저장 공간의 효율성을 극대화하는 데 주력하고 있습니다. 현재 우리나라의 이산화탄소 지중 저장 기술은 기초 연구를 넘어 실증과 사업화 단계로 빠르게 진입하고 있습니다. 한국지질자원연구원은 이미 연안 지역에서 실증을 수행하며 축적한 풍부한 노하우와 전 주기적인 기술력을 보유하고 있습니다. 단순히 기술을 개발하는 것에 그치지 않고, 안전하게 대량의 이산화탄소를 묻을 수 있는 대규모 저장소를 확보하는 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 노력은 국가 온실가스 감축 목표를 달성하고 2050년 탄소 중립을 실현하기 위한 필수적인 과정이며, 지구의 미래를 지키기 위한 과학적 헌신이라고 할 수 있습니다. 연구실 밖에서의 삶 또한 탄소 중립을 실천하는 과정의 연속입니다. 일상 속에서 일회용품 사용을 자제하고 텀블러와 장바구니를 생활화하며, 배달 음식 대신 개인 용기를 지참하는 등 구체적인 실천을 이어가고 있습니다. 최근에는 의류 생산 과정에서 발생하는 환경 오염의 심각성을 인지하고 불필요한 의류 구매를 줄이는 절제된 소비를 실천하고 있습니다. 또한 식물을 가꾸는 '식물 집사'로서 자연과 교감하며 탄소 저감의 가치를 생활 전반으로 확장하고 있습니다. 이러한 개인의 노력이 모여 연구 성과와 결합될 때 기후 위기 극복을 위한 진정한 시너지가 발생합니다. 지질학에 대한 열정은 어린 시절 지렁이가 땅속을 헤집으며 토양을 비옥하게 만드는 모습을 관찰하던 호기심에서 시작되었습니다. 비록 대학 입학 당시에는 다른 전공에 관심을 두기도 했으나, 결국 땅과 지구의 원리를 탐구하는 지질학의 매력에 빠져 지금의 길을 걷게 되었습니다. 과거 하이드레이트 분야에서 쌓은 세계적인 연구 성과에 안주하지 않고, 인류의 절실한 필요가 있는 탄소 저장 분야로 연구 방향을 전환한 것은 지질학자로서의 사명감 때문입니다. 자신이 좋아하는 일을 통해 세상에 보탬이 될 수 있다는 사실은 연구를 지속하게 하는 가장 큰 원동력이 됩니다. 한국지질자원연구원은 연구자에게 마치 어린 시절의 집중력을 일깨워준 지렁이와 같은 존재입니다. 끊임없이 새로운 질문을 던지게 하고 그 해답을 찾기 위해 몰입할 수 있는 최적의 환경을 제공해 주기 때문입니다. 앞으로도 동료 연구원들과 소통하며 후배들을 이끌어주는 상생의 문화를 바탕으로 탄소 중립이라는 원대한 꿈을 향해 나아갈 것입니다. 혼자만의 성과가 아닌 연구원 전체의 역량을 모아 지구를 지키는 일에 앞장서고자 합니다. 이곳에서 이루어지는 창의적인 연구들이 우리 삶의 질을 높이고 미래 세대에게 건강한 지구를 물려주는 초석이 되기를 기대합니다.

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실

지구환경과학
융합
공학·기술

[R&D온앤오프] 한국지질자원연구원은 고장(?)이다

석유와 가스 같은 에너지 자원을 확보하기 위해서는 지하 깊은 곳까지 정밀하게 시추할 수 있는 기술이 필수적입니다. 한국지질자원연구원에서는 지하 목표 지점까지 시추 방향을 자유롭게 제어할 수 있는 '방향성 시추 시스템'을 개발하고 있습니다. 이 시스템은 추진체인 머드 모터와 실시간 위치 파악 장치인 MWD로 구성됩니다. 특히 이번 연구를 통해 개발된 쇼트 비트 투 벤드 기술은 벤드 앵글을 유지하면서도 확장된 도그레그를 확보하여, 작업 중단 없이 수직과 수평 구간을 연결하는 연속 시추를 가능하게 했습니다. 이는 탐사 효율을 극대화하는 핵심 기술로 평가받습니다. 연구팀은 개발된 육상 시추용 방향성 시추 시스템을 해외 현장에 적용하여 국내 최초로 이수 순환 통합 플랜트 성능 검증을 완료했습니다. 그동안 석유 및 가스 개발의 상류 부문은 해외 기술 의존도가 매우 높았으나, 이번 국산화 성과를 통해 막대한 기술 도입 비용을 절감할 수 있는 발판을 마련했습니다. 26년이라는 오랜 시간 동안 자원 개발 현장에서 쌓아온 독자적인 기술력은 이제 본격적인 상용화 단계에 접어들었습니다. 현재는 단순한 기술 개발을 넘어 국산 기자재와 서비스가 글로벌 시장에 진출할 수 있도록 다각적인 사업화 노력을 기울이며 새로운 시장을 창출하고 있습니다. 최근에는 탄소중립 실현을 위한 핵심 수단으로 떠오른 CCS 기술 연구에도 집중하고 있습니다. 동해 가스전을 활용한 실증 연구뿐만 아니라, 동남아 지역의 해저 저장소에 이산화탄소를 주입하는 해외 사업도 적극적으로 추진 중입니다. 이는 자원 개발 기술이 환경 보호와 사회적 이슈 해결에 기여하는 중요한 사례가 될 것입니다. 연구자의 최종적인 꿈은 국내 강소 기업이 글로벌 에너지 산업의 주역으로 성장하도록 돕는 것입니다. 끊임없는 연구와 철저한 자기관리를 통해 자원 개발 플랜트 분야의 최고 전문가로서 우리 기술의 위상을 세계에 알리고 국민의 행복에 기여하고자 합니다.

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실

지구환경과학
공학·기술

[업글지구과학] 석유해저연구본부 CO2지중저장연구단

최근 지구는 혹독한 폭염과 빙하 감소 등 심각한 기후 변화를 겪고 있습니다. 이는 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지며 발생하는 지구온난화 현상의 결과로, 예상보다 훨씬 빠른 속도로 진행되고 있습니다. 이러한 위기에 대응하기 위해 대기 중으로 배출되는 이산화탄소를 포집하여 땅속 깊은 곳에 격리하는 이산화탄소 지중 저장 기술이 주목받고 있습니다. 이 기술은 이산화탄소를 대기로부터 영구적으로 분리하여 지구가 생명력을 잃지 않도록 돕는 핵심적인 역할을 수행합니다. 이산화탄소 포집은 주로 대규모 배출원이 존재하는 화력발전소와 같은 산업 현장에서 이루어집니다. 가스가 대기 중으로 배출되기 직전에 이산화탄소를 효과적으로 포집하는 것이 이 기술의 첫 번째 핵심입니다. 포집된 이산화탄소는 특수한 처리 과정을 거쳐 저장소로 이동하게 되는데, 이는 탄소 배출을 원천적으로 차단하여 탄소 중립을 실현하는 데 매우 중요한 단계입니다. 이러한 노력을 통해 기후 변화를 막고 지속 가능한 지구 환경을 조성할 수 있습니다. 저장 장소로는 육안으로는 잘 보이지 않지만 공극이 발달한 사암층이 주로 활용됩니다. 주입된 이산화탄소는 암석 내부의 공극에 머물며 안전하게 저장됩니다. 땅속 깊은 곳의 높은 압력과 온도는 이산화탄소가 다시 기체로 변해 지표면으로 새어 나오는 것을 방지하며, 수천 년 동안 안정적인 격리 상태를 유지할 수 있는 최적의 환경을 제공합니다. 이는 보이지 않는 땅속 공간을 활용해 대기 환경을 개선하는 창의적이고 과학적인 해결책입니다. 땅속에 주입된 이산화탄소가 어떻게 유동하는지, 그리고 혹시 모를 누출이 발생하지 않는지 감시하는 모니터링 기술도 필수적입니다. 연구진은 관측정을 통해 내부 상태를 실시간으로 확인하거나, 지표면에서 진동을 일으켜 되돌아오는 파동을 분석하는 탄성파 탐사를 활용합니다. 이 기술을 통해 이산화탄소가 어느 지층에서 어떻게 유동하고 있는지를 정밀하게 파악할 수 있으며, 주입된 이산화탄소가 지표로 다시 나오지 않도록 안전성을 확보하는 데 기여합니다. 현재 연구실에서는 암석 코어 시료에 직접 이산화탄소를 주입하며 그 유동을 관찰하는 엑스레이 이미징 기술 등 고도화된 실험을 진행하고 있습니다. 이러한 미세한 분석 과정은 실험실 규모를 넘어 실제 현장에 적용될 상용화 기술의 밑거름이 됩니다. 더욱 안전하고 효율적인 저장 기술이 완성된다면 탄소 중립을 향한 발걸음은 더욱 빨라질 것입니다. 전 세계가 기후 위기로부터 벗어나 지속 가능한 미래를 맞이할 수 있도록 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다.

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실

지구환경과학
공학·기술

이산화탄소 싹 다 잡는 신기술이 있다?!│에너지 신기술│이산화탄소 포집기술 키어솔(KIERSOL)

최근 지구는 유례없는 폭염과 폭설, 태풍 등 극단적인 기후 위기로 인해 몸살을 앓고 있습니다. 이러한 현상의 근본적인 원인은 인류가 배출하는 막대한 양의 온실가스이며, 그중에서도 이산화탄소가 차지하는 비중은 절대적입니다. 환경부의 통계에 따르면 국내 이산화탄소 배출 비중은 과거에 비해 지속적으로 증가하는 추세입니다. 우리나라는 2030년까지 온실가스 배출량을 2017년 대비 24.4% 감축하겠다는 목표를 세웠으며, 이를 달성하기 위해서는 이산화탄소를 효과적으로 줄이는 것이 무엇보다 시급한 과제가 되었습니다. 지구가 직면한 위기를 극복하기 위해 등장한 혁신적인 대안이 바로 이산화탄소 포집 기술입니다. 한국에너지기술연구원의 연구진은 이산화탄소를 단순히 버려지는 폐기물이 아니라 유용한 자원으로 재활용할 수 있도록 돕는 국산 기술인 '키어솔(KIERSOL)'을 개발하는 데 성공했습니다. 이 기술은 발전소나 산업 현장에서 발생하는 배기가스에서 이산화탄소를 직접적으로 걸러내는 일종의 이산화탄소 포집 기술로, 환경 보호의 새로운 장을 열고 있습니다. 일론 머스크와 같은 혁신가들도 이 분야에 거액을 기부할 만큼 전 세계적으로도 큰 주목을 받는 핵심 분야입니다. 키어솔은 특수하게 설계된 흡수액을 활용하여 배기가스 속의 이산화탄소를 대량으로 흡수하는 원리로 작동합니다. 일반적인 물이나 흡수액으로는 이산화탄소를 충분히 포집하기 어렵지만, 키어솔은 여러 화학 물질을 최적의 조건으로 혼합하여 흡수 성능을 극대화했습니다. 특히 이산화탄소를 직접 포집하는 주 물질과 반응 속도를 획기적으로 높여주는 증진제가 조화를 이루어 성능을 높였습니다. 이렇게 개발된 흡수액은 대량의 이산화탄소가 발생하는 발전소나 공장의 굴뚝에 설치되어 기후 위기를 막는 방패 역할을 수행하게 됩니다. 이 기술의 가장 큰 강점은 공정 운영의 효율성과 경제성에 있습니다. 기존의 이산화탄소 포집 기술은 흡수한 이산화탄소를 다시 분리해 내는 과정에서 막대한 에너지가 필요했지만, 키어솔은 상용 기술 대비 에너지 소비량을 약 20% 절감하는 획기적인 성과를 거두었습니다. 또한, 공정 중에 발생하는 거품이 매우 적어 장비 운전이 용이하고 계측 오류를 방지할 수 있다는 실무적인 장점까지 갖추었습니다. 이는 자동화 운전 시 오류를 줄여주어 실제 산업 현장에 적용하기에 매우 적합한 특성으로 평가받고 있으며 운영 비용 절감에도 크게 기여합니다. 현재 키어솔은 대기업과의 기술 이전을 통해 상용화 단계에 박차를 가하고 있으며, 북미 지역 등 해외 시장 진출도 활발히 검토되고 있습니다. 이는 기후 위기 해결을 위한 한미 양국의 협력 과제로도 주목받고 있으며, 제철소와 시멘트 공장 등 이산화탄소 배출이 많은 여러 분야에서 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 올바른 기술 하나가 멈춰가는 지구라는 시계를 다시 돌리는 핵심적인 톱니바퀴가 되어 온실가스 문제를 해결하는 선도적인 역할을 수행할 것입니다. 지속적인 기술 개발을 통해 키어솔은 우리 지구를 다시 건강하게 되돌리는 마중물이 될 전망입니다.

한국에너지기술연구원

화학
지구환경과학
공학·기술