이산화탄소저장

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[NEXT Level] 쓰레기가 돈이 된다?! 바이오매스를 활용한 자원화 기술

최근 환경 문제 해결을 위해 환경 기술과 나노 기술을 융합하는 시도가 활발하게 이루어지고 있습니다. 나노 소재는 눈에 보이지 않을 만큼 작은 1~100nm 크기를 가진 물질을 말합니다. 이 소재의 가장 큰 특징은 입자가 매우 작아 비표면적이 극도로 넓다는 점입니다. 이러한 특성 덕분에 나노 소재는 오염 물질을 흡착하거나 가스를 저장하는 등 여러 분야에서 혁신적인 해결책으로 주목받고 있습니다. 연구진은 이러한 나노 소재의 강점을 활용하여 환경 기술의 새로운 진일보를 목표로 연구에 매진하고 있습니다. 산업 폐기물을 고부가가치 자원으로 바꾸는 연구 중 하나는 펄프 공장의 부산물인 리그닌을 활용하는 것입니다. 나무의 주요 구성 성분인 리그닌은 그동안 흑액이라 불리는 폐기물 찌꺼기로 버려지곤 했습니다. 하지만 연구팀은 특수한 탄화 및 활성화 과정을 통해 이 폐기물을 고성능 탄소 소재로 탈바꿈시키는 데 성공했습니다. 이렇게 만들어진 소재는 단 1g만으로도 테니스 코트 7~8개 정도의 비표면적을 가집니다. 이는 기체 분자를 효율적으로 저장할 수 있는 최적의 구조를 갖추게 되었음을 의미합니다. 개발된 나노 소재의 성능은 정밀한 측정 장비를 통해 검증됩니다. 특히 수소 경제 시대에 발맞추어 수소 저장 성능을 확인하는 것이 중요한데, 리그닌 유래 소재는 무게 대비 약 2.4%의 수소를 저장할 수 있는 능력을 보여주었습니다. 이는 버려지는 폐기물을 활용하여 친환경 에너지 저장 매체를 만들 수 있다는 가능성을 시사합니다. 폐기물의 자원화는 순환 경제의 핵심이며, 고순도의 원료를 사용하지 않고도 충분한 성능을 낼 수 있는 독자적인 레시피를 개발했다는 점에서 기술적 의미가 매우 크다고 볼 수 있습니다. 연구의 또 다른 축은 음식물 쓰레기 퇴비를 활용한 수질 정화용 그린 소재 개발입니다. 일상에서 대량으로 배출되는 음식물 쓰레기를 단순히 버리는 것이 아니라, 수중의 중금속을 흡착할 수 있는 여과재로 재탄생시키는 것입니다. 파우더 형태의 소재는 실제 현장에서 사용하기 어렵기 때문에, 연구팀은 이를 알갱이 형태로 만드는 입상화 과정을 거칩니다. 이렇게 탄생한 소재는 도시 환경에 적용되어 빗물 속의 중금속을 제거하고 식물의 성장을 돕는 등 도시 그린 인프라 구축에 있어 다기능적인 역할을 수행하게 됩니다. 최종적으로 개발된 다기능 인공 토양은 도시 물순환 개선과 탄소 저장이라는 두 가지 목표를 동시에 달성할 수 있는 기술입니다. 탄소 중립의 핵심은 결국 에너지 소모를 최소화하면서 환경을 보호하는 것인데, 나노 기술은 적은 양의 소재로도 막대한 양의 물과 공기를 깨끗하게 만들 수 있는 효율성을 제공합니다. 폐기물에서 시작된 이 작은 입자들은 도시의 지속 가능한 생태계를 지탱하는 든든한 기초가 될 것입니다. 환경 나노 소재 연구는 앞으로도 우리 삶의 질을 높이고 지구 환경을 보존하는 데 큰 기여를 할 것입니다.

한국건설기술연구원미래를 바꾸는 신기술 NEXT Level

지구환경과학
융합
공학·기술

[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

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[R&D온앤오프] 아빠에게 물었다! 석유에너지 연구란? (※예측불가! 훅 들어오는 돌발질문)

우리가 매일 타는 자동차의 연료나 추운 겨울 집안을 따뜻하게 데워주는 가스는 모두 석유 에너지로부터 나옵니다. 이러한 자원은 땅속 깊은 곳에 모여 있는데, 이를 찾아내는 일이 바로 석유 에너지 연구의 핵심입니다. 한국지질자원연구원에서는 우리 생활에 필수적인 이 에너지를 더 효율적으로 찾기 위해 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 보이지 않는 곳에 숨겨진 자원을 찾아내어 우리 삶을 풍요롭게 만드는 것이 이 연구의 시작점이라고 할 수 있습니다. 석유가 담긴 돌들이 땅속의 그릇 같은 공간에 모여 있는 것을 '분지'라고 부릅니다. 연구자들은 이 거대한 그릇의 모양을 파악하기 위해 3차원 분지 모델링을 수행합니다. 직접 땅속 깊이 들어가는 것이 불가능하기 때문에, 다양한 데이터를 기반으로 레고 블록을 쌓듯 지하 구조를 모형화하는 과정이 필요합니다. 이 정교한 모델링을 통해 우리는 땅속 어디에 에너지가 숨어 있는지 예측할 수 있으며, 자원 탐사의 효율성을 획기적으로 높일 수 있습니다. 석유 자원 탐사는 단순히 에너지를 확보하는 데 그치지 않고 환경 보호에도 중요한 역할을 합니다. 석유가 빠져나간 지하 공간은 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 포집하여 저장할 수 있는 최적의 장소가 되기 때문입니다. 즉, 분지 모델링 연구는 새로운 에너지 자원을 발굴하는 동시에 탄소중립을 실현하여 지구가 더워지는 현상을 막는 이중의 가치를 지닙니다. 이는 인류의 경제적 풍요와 지구의 지속 가능성을 함께 고민하는 미래지향적인 기술입니다. 땅속은 직접 볼 수도, 만져볼 수도 없는 미지의 영역이기에 석유 탐사 성공률은 보통 30%를 넘지 못할 만큼 매우 낮습니다. 열 번을 시도해도 세 번을 성공하기 어려울 정도로 정답을 찾기 힘든 과정이지만, 연구자들은 보이지 않는 것을 보이게 하기 위해 끊임없이 공부하고 연구합니다. 비록 완벽하지는 않더라도 가장 완벽에 가까운 정교한 분석 결과를 도출하기 위해 수많은 데이터를 분석하며 탐사 실패의 위험을 줄여나가는 것이 연구자들의 숙명입니다. 우리나라 주변 해역에 존재할 것으로 기대되는 석유 자원을 찾기 위해 오늘도 연구원들은 정밀한 자원 탐사도를 그려나가고 있습니다. 자라나는 아이들에게 연구의 중요성을 설명하는 과정은 과학자로서의 사명감을 다시금 일깨워줍니다. 우리가 만들어가는 기술이 다음 세대에 어떤 긍정적인 영향을 미칠지 고민하며, 에너지 자립과 환경 보호라는 두 마리 토끼를 잡기 위한 노력은 계속됩니다. 정교한 분지 모델링은 미래 세대를 위한 든든한 에너지 이정표가 될 것입니다.

한국지질자원연구원KIGAM iN 실험실

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