해수담수화 과정에서 발생하는 농축수로 인한 해양 생태계 파괴 및 많은 전력 사용에 따른 CO₂ 배출 증가 등 심각한 환경 문제를 야기되고 있는 가운데 최근 국내 연구진이 폐농축수 활용 친환경 자원개발 융합 기술의 상용화를 앞두고 있어 화제다.
한국지질자원연구원(KIGAM)은 CO₂활용연구센터 방준환 박사 연구팀이 해수담수화 과정에서 발생하는 고농도 염분 농축수를 활용해 CO₂를 줄이면서 마그네슘 자원도 확보할 수 있는 ‘해수담수화 농축수 자원화 및 CO₂ 동시 처리 기술’ 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.
또한 성광이엔에프와의 공동연구로 세계 최대 규모의 파일럿 플랜트의 구축과 시운전에 성공해 상용화 가능성을 입증했다.
일반적으로 해수담수화 공정시 바닷물 2톤을 담수 1톤으로 만들기 위해 배출되는 CO₂의 양은 약 1.8kg에 육박한다. 또한 담수화 과정에서 제거된 소금이 농축수에 모여 바다로 버려지면서 해양생태계에 치명적인 영향을 미치는 등 문제점도 공존한다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 폐농축수에 주목하고 폐수로 내보내는 농축수의 CO₂광물화를 통해 유가자원인 마그네슘을 회수하고 CO₂를 저감하는 친환경 융합 자원회수기술을 개발했다.
특히 기술 적용 과정에서 산업원료(수소, 염소, 가성소다)의 산출은 물론 농축수의 염분농도를 조절해 해양생물생태계의 보전과 탄소중립 실현에 기여할 수 있는 핵심 기술이라고 할 수 있다.
최근 몇몇 해외 스타트업(새싹기업)이 유사 기술로 투자금을 유치해 상용화를 위해 노력하고 있지만 연구팀이 개발한 기술은 연간 1만 톤의 배출 농축수 처리 능력을 갖춘 파일럿 플랜트를 통해 상용화 가능성을 입증했다는 점에서 의미가 있다. 마그네슘 탄산염은 연간 60 톤 이상 생산하고 CO₂는 22톤 이상을 처리하는 등 온실가스 감축과 마그네슘 광물의 해외 의존 탈피에 기여할 것으로 예상된다.
파일럿 플랜트는 농축수에 가성소다를 첨가해 수산화마그네슘(Mg(OH)2)과 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 만든 뒤 이를 CO₂와 반응시켜 고순도 알칼리탄산마그네슘(Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O)과 탄산칼슘(CaCO3)을 생성한다. 특히 생성된 알칼리탄산마그네슘(Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O)은 방염 특성이 우수해 건축 내장재, 고무/플라스틱 첨가제 등 다양한 제품에 활용이 가능하다.
지질자원연은 이번 성과를 바탕으로 해수담수화 농축수 자원화 기술의 상용화를 적극 추진하고 관련 기술 개발을 지속적으로 이어갈 계획이다. 또한 캐나다, 인도네시아 등과의 국제 협력을 통한 사업화로 해외 시장 진출도 적극적으로 모색할 예정이다.
지질자원연구원 방준환 박사는 “파일럿 플랜트 설비를 통해 폐기물로 버려지던 농축수를 유용한 자원으로 재활용함으로써 자원 순환 경제를 구축하고 마그네슘 등 핵심 소재의 국산화를 통해 산업 경쟁력을 강화할 것으로 기대한다”며 “앞으로도 친환경 자원개발 분야에 대한 적극적인 연구와 협업을 통해 환경문제를 해결하고 지속가능한 발전에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.
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