버려지는 폐수에서 이산화탄소 없애고 '마그네슘' 뽑아쓴다

- 지질자원硏, 해수담수화 농축수 자원화 CO2 동시처리 기술 개발

방준환 지질자원연구원 박사가 실험실에서 연구내용을 설명하고 있다.[한국지질자원연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 세계 최초로 버려지는 폐수에서 이산화탄소를 없애면서 광물자원을 생산하는 기술 개발에 성공했다.

한국지질자원연구원 방준환 박사 연구팀은 해수담수화 과정에서 발생하는 농축폐수에서 이산화탄소와의 반응을 통해 마그네슘을 추출하고 탄소 배출량을 획기적으로 감축한 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

‘해수담수화 농축수 자원화 및 CO2 동시 처리 기술’은 해수담수화 공정에서 나온 농축수에 알칼리물질과 이산화탄소를 넣어 고체화된 탄산염 광물을 생성시켜, 마그네슘을 추출하고 이산화탄소 발생을 최소화하는 친환경 융합 자원회수기술이다.

국내 해수담수화 농축수 발생은 1일 7만5000톤으로 추정되고 있으며, 2~3년 내 17만5000톤까지 증가할 것으로 예상된다. 담수화 과정에서 바닷물 2톤을 담수 1톤으로 만드는데 사용되는 전기는 약 1.8kg의 이산화탄소를 발생시킨다.

특히 해수담수화 과정에서 제거된 소금 성분은 모두 농축수에 모이며 기존 해수보다 소금 함유량이 2배 정도 많다. 별도의 과정 없이 농축수를 바다에 내보낼 경우 면역력이 약한 치어등은 몸속 수분이 빠져나가 죽을 수 있다.

연구팀은 CO2광물화 기술을 적용해 바다에 폐수로 버려지는 농축수에 함유된 마그네슘의 90~99%를 회수하고 이산화탄소의 97%이상을 고체화하는데 성공했다.

해수담수화 과정에서 버려지는 농축수에 알칼리물질과 이산화탄소를 첨가하면 이산화탄소가 농축수에 들어있는 칼슘 및 마그네슘과 반응해 고체의 탄산염 광물로 전환된다. 이 과정에서 농축수에 함유된 마그네슘의 90~99%가 추출돼 탄산염 광물로 바뀐다. 농축수에 첨가한 이산화탄소도 97%이상 저감된다.

연구팀은 마그네슘 추출 이후 남은 농축수의 전기화학 반응을 통해 가성소다와 친환경 자원인 수소, 플라스틱 원료인 염소의 생성을 확인했다. 가성소다는 농축수에 이산화탄소와 함께 첨가하는 물질로 비누 및 제지산업 등에 주원료로 사용되고 있다.

이 과정에서 소금 등의 염분 농도가 낮아져 농축수 방류로 인한 해양생물 피해를 최소화할 수 있다.

농도분석 결과로 계산하면 농축수 1리터에서 마그네슘 41.86g을 회수했다.[한국지질자원연구원 제공]

연구팀은 이번 기술의 적용으로 순도를 높이는 별도의 공정 없이도 마그네슘 탄산염에 함유된 불순물이 2% 미만으로 떨어지는 효과를 확인했다.

방준환 박사는 “해수담수화 농축수 자원화 및 CO2 동시 처리 기술은 해수담수화 현장에서 나오는 농축수와 이산화탄소 발생이라는 현안을 동시에 해결해주는 연구성과”라면서 “지속적인 연구와 협업을 통해 기술 상용화는 물론 친환경 에너지 자원개발로의 연구영역 확장을 위해 최선을 다하겠다”고 말했다.

김복철 지질자원연구원 원장은 “환경과 해양생태계를 우선 고려한 이번 연구개발 성과를 바탕으로 친환경적인 지질자원분야의 연구성과 창출을 위한 인프라 구축을 위해 지원을 아끼지 않겠다”고 전했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘저널 오브 이산화탄소 활용’에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com