이산화탄소 해양 분사방법에 따른 용해거동 및 하이드레이트 효과 연구

초록

이산화탄소를 해양에 처리하는 기술로는 움직이는 배 또는 고정된 파이프라인을 이용하여 1,000～1,500 m의 중층심해로 분사시켜 해수에 용해키는 방법과 이산화탄소의 밀도가 해수의 밀도보다 크게 되는 3,000 m 이하의 심해저에 저장하는 방법이 있다. 심해저에 저장하는 방법은 장기간 격리시킬 수 있는 장점이 있지만 파이프라인 설계의 어려움과 경제성 그리고 산성화로 인한 해양 생태계의 파괴를 가져올 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 중층심해에 분사하여 해수에 용해시키는 방법이 상대적으로 가능성이 높은 기술로 알려져 있기 때문에 이에 대한 연구가 진행 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라가 유엔으로부터 광물 채취권을 부여받은 Clarion-clipperton 해역의 한 지점에 움직이는 배와 고정된 파이프라인을 이용하여 액체 이산화탄소를 분사시킬 경우의 용해거동과 하이드레이크의 영향을 예측한 결과 바다깊이 500m에서 이산화탄소는 액체에서 기체로 기화한다는 것을 알 수 있었다. 따라서 기체로 기화할 경우 빠르게 상승하여 대기로 환원되므로 500m 이하의 깊이에서 해수에 완전히 용해시키는 기술이 필요함을 알 수 있었다. 또한, 500 m이하의 바다깊이에서 해수의 이산화탄소 용해도는 순수물의 95%임을 알 수 있었고, 1,000 m와 1,500 m에서 초기 액적지름을 움직이는 배의 경우 0.011 m와 0.016 m, 고정 파이프라인의 경우 0.007 m와 0.011 m로 만들어 주어야 500 m이하에서 완전히 용해되므로 고정 파이프라인을 이용하는 방법보다는 움직이는 배에서 분사하는 방법이 용해측면에서 유리함을 알 수 있었다. 그리고 하이드레이트가 존재하는 이산화탄소 액적의 표면농도는 하이드레이트가 존재하지 않는 액체 이산화탄소의 용해도와 비교하여 1,000m와 1,500 m에서 각각 60%와 50% 정도 낮음을 확인하였다. 따라서 이산화탄소 액적과 해수의 접촉면에 생성되는 하이드레이트가 이산화탄소 용해에 장애물로 작용함을 알 수 있었다.