해수담수화 때 나온 폐수서 마그네슘 얻고 CO₂ 줄이고

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 해수담수화로 바다에 버려지는 농축폐수에서 친환경적으로 '마그네슘'을 추출하고 '이산화탄소(CO₂)'를 줄일 수 있는 융합기술이 개발됐다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 방준환 박사 연구팀이 해수담수화 과정에서 발생하는 농축수에서 이산화탄소와의 반응을 통해 마그네슘을 추출하고 탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있는 '해수담수화 농축수 자원화 및 CO₂ 동시 처리기술'을 개발했다고 6일 밝혔다.

이 기술은 해수담수화 공정에서 나온 농축수에 알칼리물질과 이산화탄소를 넣어 고체화된 탄산염 광물을 생산, 마그네슘을 추출하고 이산화탄소 발생을 최소화하는 친환경 융합 자원회수기술이다.

우리나라의 해수담수화 농축수 발생은 하루 7만5000t으로 추정되며 담수화 과정에서 바닷물 2t을 담수하는데 사용되는 전기는 약 1.8㎏의 이산화탄소를 발생시킨다.
 
특히 해수담수화 과정에서 제거된 소금 성분은 모두 농축수에 모이며 기존 해수보다 소금 함유량이 2배 정도 많다. 별도의 과정없이 농축수를 바다에 내보낼 경우 면역력이 약한 치어에 치명적일 수 있다.

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

연구팀에 따르면 해수담수화 과정에서 버려지는 농축수에 알칼리물질(가성소다)과 이산화탄소를 첨가하면 이산화탄소가 농축수에 들어있는 칼슘 및 마그네슘과 반응해 고체의 탄산염 광물로 전환된다.

이 과정에서 농축수에 함유된 마그네슘의 90~99%가 추출돼 탄산염 광물로 바뀌며 농축수에 첨가한 이산화탄소는 97%이상 줄어든다.

이어 연구팀은 마그네슘 추출 이후 남은 농축수의 전기화학 반응을 통해 가성소다와 친환경 자원인 수소, 플라스틱 원료인 염소의 생성도 확인했다

가성소다는 농축수에 이산화탄소와 함께 첨가하는 물질로 비누 및 제지산업 등에 주원료로 사용되고 있다.
 
이런 과정을 거치면서 소금 등의 염분 농도도 낮아져 농축수 방류로 인한 해양생물 피해도 최소화할 수 있다.
 
연구팀은 이번 기술의 적용으로 순도를 높이는 별도의 공정없이도 마그네슘 탄산염에 함유된 불순물이 2% 미만으로 떨어지는 효과를 확인했다.
 
방준환 박사는 "해수담수화 농축수 자원화 및 CO₂ 동시 처리기술은 해수담수화 현장에서 나오는 농축수와 이산화탄소 발생이라는 현안을 동시에 해결해주는 연구성과"라며 "지속적인 연구와 협업을 통해 기술 상용화는 물론 친환경 에너지 자원개발로 연구영역 확장해 나가겠다"고 말했다.

이번 동시 처리기술은 'CO₂ 저감을 위한 담수화 농축수의 순차적 탄산염 광물화(Sequential carbonate mineralization of desalination brine for CO₂ emission reduction)'란 제목으로 세계적 학술지 'Journal of CO₂ Utilization(33; IF 5.99)'에 발표됐다.

지질자원연구원 김복철 원장은 "친환경 에너지 자원에서도 ESG경영, 그 중에서도 환경(E)이 가장 중요한 화두다"면서 "친환경적인 지질자원분야의 연구성과 창출을 위한 인프라 구축을 위해 지원을 아끼지 않겠다"고 밝혔다.


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