화석연료소비로 인하여 대기 중의 온실가스농도가 계속해서 증가하고 있는 추세이며, 이에 따른 기상이변, 생물다양성감소와 해수면 상승등 예상치 못한 기후 변동이 계속 발생하고 있다. 본 기술논문에서는 온실가스의 대부분을 차지하는 $CO_2$를 심해양(2,000 m이상)에 친환경적으로 처리하는 기술(심해분사법, 해저저류법, 해저지중처리법)에 대해 비교연구를 수행하였다. 뿐만아니라 $CO_2$ 처리기술의 유효성 평가, $CO_2$ 처리기술의 환경영향 평가기술, $CO_2$ 해양처리에 관한 국제법적, 사회적 수용여부와 국내 연구방향 및 기대효과등에 관하여 논하였다.
화석연료소비로 인하여 대기 중의 온실가스농도가 계속해서 증가하고 있는 추세이며, 이에 따른 기상이변, 생물다양성감소와 해수면 상승등 예상치 못한 기후 변동이 계속 발생하고 있다. 본 기술논문에서는 온실가스의 대부분을 차지하는 $CO_2$를 심해양(2,000 m이상)에 친환경적으로 처리하는 기술(심해분사법, 해저저류법, 해저지중처리법)에 대해 비교연구를 수행하였다. 뿐만아니라 $CO_2$ 처리기술의 유효성 평가, $CO_2$ 처리기술의 환경영향 평가기술, $CO_2$ 해양처리에 관한 국제법적, 사회적 수용여부와 국내 연구방향 및 기대효과등에 관하여 논하였다.
The concentration of atmosphere carbon dioxide ($CO_2$) which is one of the major greenhouse gas, continues to rise by the increase in fossil fuel consumption, forest destruction and decrease of biological diversity, etc. In order to weaken the global warming, a reduction of $CO_2$
The concentration of atmosphere carbon dioxide ($CO_2$) which is one of the major greenhouse gas, continues to rise by the increase in fossil fuel consumption, forest destruction and decrease of biological diversity, etc. In order to weaken the global warming, a reduction of $CO_2$ discharge to the atmosphere is required. The $CO_2$ ocean sequestration technology utilizes the intrinsic oceanic capacity of $CO_2$ absorption, diluting and/or dispersing the liquefied $CO_2$ in the deep ocean (>2,000 m). This geo-engineering approach is regarded as one of the occasions to mitigate the $CO_2$ concentration in the atmosphere. Some developed centuries such as Japan, USA, Norway, etc. have intensively carried out the projects on the research and development of $CO_2$ ocean sequestration since 1990s. There have been several approaches to develop the relative technological system to mitigate the increasing $CO_2$, however, there was no systematic and practical R&D programme in the $CO_2$ ocean sequestration. This paper has described the state of the art on the three optional methods of $CO_2$ sequestration, and compared with them in the aspect of the applicable possibility.
The concentration of atmosphere carbon dioxide ($CO_2$) which is one of the major greenhouse gas, continues to rise by the increase in fossil fuel consumption, forest destruction and decrease of biological diversity, etc. In order to weaken the global warming, a reduction of $CO_2$ discharge to the atmosphere is required. The $CO_2$ ocean sequestration technology utilizes the intrinsic oceanic capacity of $CO_2$ absorption, diluting and/or dispersing the liquefied $CO_2$ in the deep ocean (>2,000 m). This geo-engineering approach is regarded as one of the occasions to mitigate the $CO_2$ concentration in the atmosphere. Some developed centuries such as Japan, USA, Norway, etc. have intensively carried out the projects on the research and development of $CO_2$ ocean sequestration since 1990s. There have been several approaches to develop the relative technological system to mitigate the increasing $CO_2$, however, there was no systematic and practical R&D programme in the $CO_2$ ocean sequestration. This paper has described the state of the art on the three optional methods of $CO_2$ sequestration, and compared with them in the aspect of the applicable possibility.
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문제 정의
본 논문에서는 CO2의 대규모 해양처리방법으로서 심해분사법, 해저저류법, 해저 지중처리법에 관해 최신기술동향을분석하고, 각처리방법에 대한 유효성평가 및 국제법과 관련한 국제사회의 수용 여부 그리고 환경적 평가연구등에 관해서 다루었다. 특히 CO2 해양처리에 관한 국제사회의 수용여부를 위해 IPCC에서 Special Report를 작성하여 2005년도 말경에 국제관련회의를 가질 예정이다.
일본에서의 해중분사기술 관련 연구개발 최종목표는, 일본의 년간 CO2 총배출량인 약 12억톤중 화력발전소 2.5기에서 방출하는 1, 000만톤의 CO를 해양에 처리할 수 있는 제반 기술 및 시설개발을 하는 것이다. 해양처리를 위하여 CO 운송선 2척, CO 방출선 2척을 동시에 운용할 계획이며, CO2 방류선으로부터 수심 2, 000 -2, 500 m에 액적상태로 방출되는 C6는 Fig.
대상 데이터
이로 인해 현재 일부 관련된 마찰이 발생되기도 한다. 사례로, 지난 2002년 7~8월경에 노르웨이 서쪽 약 100 km 외해 북해에서 미국, 일본, 노르웨이, 캐나다, 스위스 5개국이 공동으로 추진 예정이었던 공동 실해역 CO2 해양처리실험이 노르웨이의 환경청의 실험허가 취소결정으로 인해 중지되었던 사건이 발생되었다. 국제적으로 아직까지 CO2 해양처리가 완전한 기술로 인지되지 못하고 있고 또한 그린피스 등의 환경단체와 노르웨이 환경성이 환경영향유무를 평가할 자료 부족등의 사유로 현장실험을 반대하였기 때문이다.
1. 일본에서 중점추진중인 CO2 해양처리기술의 사례(심해분사).
성능/효과
경제적, 기술적 기대효과는 매우 막대하다. 첫째, 지난 90년 중반 이후 관련 R&D를 추진한 일본, 미국, 노르웨이 등 선진기술을 조기에 국산화하여 CO2 배출규제로 인한 국내산업 및 환경보호를 할 수 있으며, 둘째 연간 9백만톤의 C6를 우리나라에서 직접 처리함으로써 지구온난화 예방 및 국내 산업피해 예방 등 관련 간접이득을 제외하고도 연간 약 9천억원 [추정근거: 9백만톤CO/년 (처리량)*$100/톤COX거래가 가정)] 이상의 경제효과를 얻을 수 있다. 또한 셋째, 본 연구개발을 통해 CO2 해양처리사업을 수행함으로써 우리나라의 CO2 배출권거래제 (ET) 확보와 이에 따른 산업체 주도의 청정개발체제(CDM) 구축 가능하며 막대한 온실가스 저감 credit를 확보하여 국가경쟁력을 제고할 수 있다.
대기 중 CO농도의 연간 증가량이 33억톤을 감안할 때 해양의 저장능력은 매우 크다고 하겠다. 해양에 용해 희석된 CO2가 어느 정도의 기간 동안 격리될 수 있을지를 의미하는 해양저장효율은 다양한 해양 순환 모델링으로 추정한 결과 심해 수괴중의 혼합의 정도, 위도에 띠라 달라지지만 향후 200년이 지난 시점에서도 초기 주입량의 60〜80%가 해양에 잔류할 것으로 평가된다. 앞으로 보다 많은 자료에 기반하여 정량적인 모델링을 수행할 필요가 있고, 기존의 연구결.
후속연구
첫째, 지난 90년 중반 이후 관련 R&D를 추진한 일본, 미국, 노르웨이 등 선진기술을 조기에 국산화하여 CO2 배출규제로 인한 국내산업 및 환경보호를 할 수 있으며, 둘째 연간 9백만톤의 C6를 우리나라에서 직접 처리함으로써 지구온난화 예방 및 국내 산업피해 예방 등 관련 간접이득을 제외하고도 연간 약 9천억원 [추정근거: 9백만톤CO/년 (처리량)*$100/톤COX거래가 가정)] 이상의 경제효과를 얻을 수 있다. 또한 셋째, 본 연구개발을 통해 CO2 해양처리사업을 수행함으로써 우리나라의 CO2 배출권거래제 (ET) 확보와 이에 따른 산업체 주도의 청정개발체제(CDM) 구축 가능하며 막대한 온실가스 저감 credit를 확보하여 국가경쟁력을 제고할 수 있다. 아울러 관련 기술을 해외로 수출하여 관련된 환경산업적 경제이득을 거둘 수 있게 된다.
앞으로 다양한 해양생물을 대상으로 하여 CO2 농도에 따른 급성독성 뿐만 장기간 노출에 의한 생물의 만성독성 평가를 수행하여야 흐}며, 이를 기반으로 C6 처리에 따른 생물영향을 예측하고 이를 제어하기 위한 관련된 생태 위해성 평가모델 구축도 수행하여야 할 것이다. 본 환경영향평가 실험결과는 환경중에 최소한의 영향을 미치는 CO2 분사농도 결정 및 관련 분사노즐 설계 등을 하는데도 이용할 수 있기에 환경 친화적인 CO2 해양처리기술을 개발함에 있어 매우 핵심적이고도 중요하게 다뤄져야 할 것이다.
앞으로 100년 이내에 지구 평균온도는 1~6 °C 이상 증가될 것이고 이로 인해 인류는 통제 불능의 기상이변, 해수면 상승(연안역 침수), 생물다양성 감소, 산림 파괴 , 수자원(식수)고갈, 식량 생산 감소, 질병유발 등의 문제를 겪게 될 것이라 한다. 이러한 지구 온난화는 주로 인류가 산업 경제 활동을 통하여 대기중으로 방출하는 이산화탄소(CO)량의 증가에 의해 발생하는데, 20세기 이후 산업화의 가속과 더불어 지구온난화의 강도도 증가하고 있다.
앞으로 국내에서 CO2 해양처리 관련 연구개발을 수행함에 있어 외국의 선험 사례는 귀중한 자료가 될 수 있을 것이다. 앞으로 국내에서 CO2 해양처리기법을 적용하기 위해서는 수송 및 저장운반을 위한 처리설비기술과 pH의 초기 희석율에 직접적인 영향을 주는 파이프 및 노즐설계 등의 처리운용기술, 그리고 CO2 해양 순환모델기술과 심해저 생물 독성평가를 위한 환경영향평가기술 등이 개발되어야 한다.
앞으로 국내에서 CO2 해양처리기법을 적용하기 위해서는 수송 및 저장운반을 위한 처리설비기술과 pH의 초기 희석율에 직접적인 영향을 주는 파이프 및 노즐설계 등의 처리운용기술, 그리고 CO2 해양 순환모델기술과 심해저 생물 독성평가를 위한 환경영향평가기술 등이 개발되어야 한다. 이를 위해 해양생태, 조선해양공학, 기계공학, 해양물리, 응용화학, 환경독성학, 지질학, 자원공학, 경제학, 국제법 등 다학제적 연구팀을 구성하여 앞으로 최소 10년간 집중적인 연구개발을 추진하여야 한다.
한편, 2001년 12월 28일에 NHK TV에 교토대학의 시로야마 교수가 수행한 CO2에 농도에 따른 성게의 수정률에의 영향에 관한 연구결과가 보도된 바 있는데, 그에 따르면 C6 농도가 500 ppm의 대기와 평행한 해수 중에는 성게의 수정률의 저하가 나타난다고 한다. 앞으로 다양한 해양생물을 대상으로 하여 CO2 농도에 따른 급성독성 뿐만 장기간 노출에 의한 생물의 만성독성 평가를 수행하여야 흐}며, 이를 기반으로 C6 처리에 따른 생물영향을 예측하고 이를 제어하기 위한 관련된 생태 위해성 평가모델 구축도 수행하여야 할 것이다. 본 환경영향평가 실험결과는 환경중에 최소한의 영향을 미치는 CO2 분사농도 결정 및 관련 분사노즐 설계 등을 하는데도 이용할 수 있기에 환경 친화적인 CO2 해양처리기술을 개발함에 있어 매우 핵심적이고도 중요하게 다뤄져야 할 것이다.
해양에 용해 희석된 CO2가 어느 정도의 기간 동안 격리될 수 있을지를 의미하는 해양저장효율은 다양한 해양 순환 모델링으로 추정한 결과 심해 수괴중의 혼합의 정도, 위도에 띠라 달라지지만 향후 200년이 지난 시점에서도 초기 주입량의 60〜80%가 해양에 잔류할 것으로 평가된다. 앞으로 보다 많은 자료에 기반하여 정량적인 모델링을 수행할 필요가 있고, 기존의 연구결.과들은 해양에 투기된 CO2중일부는 대기로 재 방출될 수 있지만 대부분의 CO2는 수 백년간 바다속에서 격리될 수 있음을 보여춘다.
앞으로 국내에서 CO2 해양처리기법을 적용하기 위해서는 수송 및 저장운반을 위한 처리설비기술과 pH의 초기 희석율에 직접적인 영향을 주는 파이프 및 노즐설계 등의 처리운용기술, 그리고 CO2 해양 순환모델기술과 심해저 생물 독성평가를 위한 환경영향평가기술 등이 개발되어야 한다. 이를 위해 해양생태, 조선해양공학, 기계공학, 해양물리, 응용화학, 환경독성학, 지질학, 자원공학, 경제학, 국제법 등 다학제적 연구팀을 구성하여 앞으로 최소 10년간 집중적인 연구개발을 추진하여야 한다. 일본과 비슷하게 연간 900 만톤의 CO2를 2015년 이후에 실제 수행한다라는 구체적 목표(CO2 감축예정량의 약 3%이상)하에 이를 실현시킬 수 있도록 하는 목표 지향적 실용연구를 수행할 필요가 있다.
이를 위해 해양생태, 조선해양공학, 기계공학, 해양물리, 응용화학, 환경독성학, 지질학, 자원공학, 경제학, 국제법 등 다학제적 연구팀을 구성하여 앞으로 최소 10년간 집중적인 연구개발을 추진하여야 한다. 일본과 비슷하게 연간 900 만톤의 CO2를 2015년 이후에 실제 수행한다라는 구체적 목표(CO2 감축예정량의 약 3%이상)하에 이를 실현시킬 수 있도록 하는 목표 지향적 실용연구를 수행할 필요가 있다.
이후 2002년 11월 기후변동에 관한 정부간판넬(IPCC)의 결정에 의해 2005년까지 탄소고정 및. 저류에 관한 특별보고서를 작성하고 있는데, 여기에서 CO2 해양처리의 법적 정합성에 관한 심도 있는 논의가 수행될 예정이다.
향후 국내 CO2 발생량의 감축제재를 국제적으로 압력을 받게 되면 국내 산업경제발전에 적지 않은 파급효과가 우려된다. 국내경제/산업 피해를 미연에 방지하기 위하여 과학기술부 프론티어연구개발사업 등을 통해 에너지 절약기술, 연료전환기술, 천연에너지나 원자력 등 비화석연료로의 전환기술 등과 동시에 CO2 해양처리기술 연구개발 사업을 통한 대규모 처리기술 개발도 동시에 이루어져야 한다.
아울러 관련 기술을 해외로 수출하여 관련된 환경산업적 경제이득을 거둘 수 있게 된다. 환경성과 경제성을 모두 지향하는 CO2 해양처리기술에 관한 R&D가 국내에서 본격적으로 수행되길 기대한다.
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