지구온난화의 주범 이산화탄소의 문제점과 격리기술에 따른 효율적 활용에 대한 분석(A+)

소개글

지구온난화의 주범 이산화탄소의 문제점과 격리기술에 따른 효율적 활용에 대한 분석(A+)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<서론>
교토의정서의 체결과 CO₂격리 기술 개발의 필요성

<본론>
1. 지구온난화의 주범, 이산화탄소
2. 이산화탄소 고정 기술
2.1 화력발전소(대규모 배출원)에서의 CO₂고정
3. 이산화탄소의 격리 기술
3.1 이산화탄소의 지중 격리
3.1.1 이산화탄소 격리 방법
① 유전 및 가스전에 격리
ㄱ. 유전의 경우
ㄴ. 가스정의 경우
② 석탄층으로의 격리
③ 염수 대수층에의 격리
3.1.2 지중 격리의 문제점
① 지상으로의 누출
② 지질학적인 위험성
3.2 이산화탄소의 해양 격리
3.2.1 대규모 처리가 가능한 해양
3.2.2 해양 저장의 기본 개념
3.2.3 해양 격리 방법
① 직접 심해수에 투입
② 액화이산화탄소를 투입
③ 이산화탄소 하이드레이트
3.2.4 해양 격리의 문제점
① 생태계의 변화
② 해양격리의 잠재적 위험성
3.3 식목을 이용한 이산화탄소 격리

<결론>
CO₂격리 기술 연구에 있어서의 문제점과 앞으로 나아갈 방향

본문내용

화탄소 분자가 포획되면서 안정한 고체 결정체를 이루게 된다. 이 결정체를 ‘이산화탄소 하이드레이트’라 부른다.
이산화탄소 하이드레이트는 해양 저장에 있어서 중요한 역할을 수행한다. 수심 3000m 이하의 심해에 주입된 액상의 이산화탄소는 밀도가 해수보다 낮기 때문에 부력에 의해 수면위로 떠오를 가능성이 있다. 그러나 이산화탄소 하이드레이트가 형성되면 액화 이산화탄소와 해수면의 계면 사이에 안정된 격리층이 형성되므로, 이산화탄소의 해수로의 용해, 확산의 속도가 극단적으로 느려지게 된다. 또한 이산화탄소 하이드레이트의 밀도는 해수보다 커지게 되기 때문에 해저 퇴적층까지 가라앉게 해주는 역할을 한다.
즉 그림3과 같이 해저 골짜기에 액체 이산화탄소를 저장하고, 이렇게 저장된 이산화탄소가 주변으로 흘러나가지 못하도록 그 위에 이산화탄소 하이드레이트 덮게를 만들어준다. 이렇게 하면 이산화탄소를 분산되지 못하도록 하이드레이트가 막아주는 역할을 하게 된다.
또 하나의 가능한 방법은 심해저의 바닥층에 존재하는 천연가스 하이드레이트층에 이산화탄소를 저장하는 것이다. 천연가스 하이드레이트의 매장량은 세계적으로 1천6백50조m³로 추정될 정도의 막대한 양이다. 이는 석탄과 석유 매장량의 두배가 넘는다. 이런 천연가스 하이드레이트 퇴적층에 이산화탄소를 채우고 대신 해저 천연가스를 빼내어 지상에서 에너지원으로 활용하는 과정을 동시에 수행해 이산화탄소 저장과 천연가스 개발이라는 일거양득의 효과를 낼 수 있다.
또한 이 과정은 천연가스 개발을 통한 해저지층이 붕괴되는 현상을 막을 수 있다. 천연가스 하이드레이트층으로의 이산화탄소 저장은 천연가스를 추출해 내고, 그 빈자리에 새로운 이산화탄소 하이드레이트를 생성함으로써 지층의 붕괴를 방지할 수 있다. 하지만 이산화탄소의 대량의 심해 저장에 따라서 주변 생태계가 받는 영향 등도 고려되어야 할 것이다.
3.2.4 해양 격리의 문제점
이산화탄소를 심해에 저장을 하더라도, 조금씩 해수에 용해되어 확산된다. 심해의 해수는
심해로부터의 상승류는 고작 2m/년이다, 용해 이산화탄소가 다시 해수면에 나올 때까지, 깊이 3000m를 시작으로 가정하고 계산한다면 1500년 걸리는 것으로 계산된다. 이는 심해 저장의 큰 장점이라고 할 수 있다.
그렇지만 바다로의 격리도 마냥 안심할 순 없다. 바다는 이미 속병을 앓고 있다.
① 생태계의 변화
바다에서 급속히 증가한 이산화탄소가 탄산염이온을 제거하는 효과를 낳아 칼슘과 탄산이온에 의존해 살아가는 식물성 플랑크톤의 성장을 저해하고 산호, 조개류의 껍질을 녹이는 작용을 한다. 바다 속 먹이사슬의 밑바닥에 놓인 식물성 플랑크톤의 생태계에 변화가 일기 시작한 것이다.
② 해양격리의 잠재적 위험성, ‘샴페인 현상’
그리고 또한 심해의 액화이산화탄소가 바다 속에 과포화된 상태가 된 후, 어떠한 자극으로 한꺼번에 기포로 변하는 ‘샴페인 현상’이 일어나면 샴페인의 뚜껑을 열었을 때와 같은 급격한 상승류가 발생하여, 상당히 위험할 수 있다. 샴페인 현상은 자연계에도 존재하며 아프리카 중부의 호수에서는 대량의 이산화탄소가 한꺼번에 기화되어 터져나와 1700명의 인명을 앗아가는 사건이 일어난 바 있다.
이산화탄소를 대량으로 심해에 저장하는 경우에는 주변 생태계에 미치는 영향 평가와 신중한 폐기장소의 결정, 국가 간 폐기장소 협의 등 갈등 요소들을 심도 있게 검토할 필요가 있다.
3.3 식목을 이용한 이산화탄소 격리
온대림의 경우, 성숙림의 식목과 토양 안에 고정되는 탄소고정량은 평균 2억톤/1만km²이다. 인류에 의해 배출되는 70억톤의 방출량을 조림을 통해 고정하려면, 연간 약 35만km²의 조림을 하지 않으면 안 된다. 대륙의 내륙부의 사막지대 등을 포함하지 않으면 이러한 면적확보는 어려우며, 새롭게 인공적인 개간이 필요하게 된다면 효율이 극히 낮아지게 된다.
(*참고: 한반도의 총 면적은 22.1만km²)
<결 론>지금까지 이산화탄소의 고정과 여러 가지 격리 기술에 대해 알아보았다.
이산화탄소 격리 기술 개발의 필요성을 간단하게 나타내자면 그림4와 같다.
지금 현재 이산화탄소를 인위적으로 격리시키는 방법이 온실가스배출에 대한 가장 효과적인 대책인 것이다. 여기서는 이산화탄소를 격리하는 여러 가지 기술에 대해서 간략하게 설명하였다. 이러한 방법들이 궁극적으로 추구하는 목표는 같다. 이산화탄소의 격리에 따라서 대기중으로 배출되는 CO₂를 감소시켜 지구 온난화를 방지하고, 또한 이산화탄소를 석유나 천연가스의 생산 촉진에 이용하여 부차적인 이익을 도모하는 것이다. 하지만 이러한 기술들이 아직까지는 완벽하다고 할 수 없으며 연구되어야할 과제가 많다.
무엇보다도 안전성이 우선시 될 것이며, 가능한 한 저렴한 비용으로 영구적으로 저장하는 것이 중요하다. 지중에 저장된 이산화탄소가 육상으로 누출되면 생태학적으로 사람에게 악영향을 미칠 가능성을 배제할 수 없다. 해양 격리의 경우도 마찬가지로 지구의 생태계적 순환에 악영향을 미치지 않는가를 고려해야 한다. 지금 현재 이산화탄소를 격리 시킨 후에 이산화탄소의 거동을 파악하는 기술, 즉 이산화탄소를 감시할 수 있는 기술의 발달이 미미하다. 즉 이산화탄소의 모니터링 기술이 향상되어야 할 것이다.
아직까지 이산화탄소의 격리로 인하여 발생할 수 있는 생태계적 변화에 대해서 구체적으로 규명되지 못한 상태이다. 육상 격리와 해양 격리 기술 모두 인간에게 이로운 환경을 위한 것이나 이것이 지구에 미치는 영향을 충분히 연구하지 않는다면 우리 지구의 큰 재앙이 될 수도 있는 것이다. 그러므로 충분한 연구를 바탕으로 장기적인 안목과 계획을 가지고 추진해야 하는 일이며, 또한 개인, 민간, 단일 국가의 차원을 넘어서서 범세계적인 협력을 통해 이뤄져야 될 것이라 생각된다.
* 자료 출처
“대형 고정식 배출원으로부터의 이산화탄소 분리포집 및 지층 격리“
“지질학적 지하저장소에의 CO₂ 저장 기술”
“대수층에 이산화탄소 저류기술 개발”
“일본 환경성, 지구온난화용어 해설”
“지구온난화 대책, 일본 중앙대학교 이공학부 응용화학과 카케모토 미치코.”
‘대체 에너지 가스 하이드레이트 및 이산화탄소 격리기술’

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