과학정보
강화암석풍화 기술 (Enhanced Rock Weathering, ERW),이산화탄소(CO₂)를 제거기술
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2025. 5. 27. 01:36
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"강화암석풍화 기술 (Enhanced Rock Weathering, ERW)"은 기후변화 대응을 위한 탄소 제거 기술(CDR: Carbon Dioxide Removal) 중 하나로, 자연적인 풍화 과정을 인위적으로 가속시켜 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 제거하는 방법입니다.
1. 원리 요약
- 풍화(Weathering): 암석이 공기와 물에 반응하여 분해되는 자연적 과정.
- 강화(Enhanced): 이 과정을 인위적으로 빠르게, 넓은 면적에 적용.
- 탄소 제거 메커니즘:
규산염(Silicate)이나 탄산염(Carbonate) 광물 + CO₂ + 물 → 탄산염 광물(고체 형태)로 전환되며 CO₂ 고정됨.
2. 작동 방식
| 단계 | 설명 |
| 1. 광물 분쇄 | 현무암, 사문석 등 규산염 광물을 곱게 분쇄 |
| 2. 농지나 토양에 살포 | 광물을 넓은 면적에 뿌림 |
| 3. 비와 토양수와 반응 | CO₂ + 광물 → 중탄산염 → 해양 유입되거나 고정 |
| 4. CO₂ 제거 | 대기 중 CO₂가 화학적으로 고정되어 장기 저장됨 |
3. 사용되는 광물 종류
| 광물 | 특징 | 이산화탄소 고정 능력 |
| 현무암(Basalt) | 풍부하고 저렴, 농업에 영양분도 공급 | 중간 |
| 사문석(Serpentine) | 마그네슘 풍부, 반응성 높음 | 높음 |
| 올리빈(Olivine) | 반응성 빠름 | 매우 높음 |
4. 장점
- 자연기반 솔루션: 이미 존재하는 자연적 메커니즘을 이용
- 농업과의 시너지: 토양 비옥도 향상, 산성화 방지
- 장기적 탄소 저장: 수천~수만 년 단위로 고정
5. 단점과 과제
| 항목 | 설명 |
| 에너지 소모 | 광석 채굴 및 분쇄에 많은 에너지 소요 |
| 경제성 | 대규모 적용 시 비용 증가 |
| 검증 문제 | CO₂ 제거량 정밀 검증 및 모니터링 어려움 |
| 환경 영향 | 특정 미네랄의 과도한 축적 시 토양/수질에 부정적 영향 우려 |
6. 관련 기업 및 연구기관
| 주체 | 활동 |
| UNDO Carbon (영국) | 현무암 기반 탄소 제거 프로젝트 |
| Heirloom (미국) | ERW + 직접공기포집(DAC) 융합 |
| MIT / UC Berkeley | 광물 선택 최적화 및 실증 연구 진행 |
7. 한국에서의 가능성
- 산악지형 많음: 현무암 자원이 풍부 (제주도, 강원도 등)
- 스마트팜과 연계 가능
- 정밀 농업 + 기후기술 융합 가능
강화암석풍화 기술 (Enhanced Rock Weathering) 요약
1. 기술 개요
강화암석풍화 기술은 암석의 자연적 풍화 과정을 인위적으로 가속시켜 대기 중 CO₂를 제거하는 기후기술입니다. 규산염이나 탄산염 광물을 곱게 분쇄해 농지에 살포하고, 물과 반응시켜 CO₂를 고정합니다.
2. 작동 원리
- 규산염 또는 탄산염 광물을 분쇄
- 농지에 살포
- 비와 반응하여 중탄산염 또는 탄산염 생성
- CO₂가 고체 또는 해양으로 이동하여 제거됨
3. 사용 광물 예시
- 현무암: 풍부, 토양개량 효과
- 사문석: 고반응성, CO₂ 흡수 우수
- 올리빈: 빠른 반응속도
4. 장점
- 자연기반 솔루션 (NBS)
- 농업과 시너지 효과 (토양산성 완화)
- 장기적 탄소 고정 가능 (수천 년)
5. 단점 및 과제
- 분쇄·운송에 에너지 소모 큼
- 경제성 확보 필요
- CO₂ 흡수량 검증 어려움
- 토양/수질 영향 사전 평가 필요
6. 관련 기업 및 연구기관
- UNDO Carbon (영국): 현무암 기반 ERW 사업
- Heirloom (미국): DAC와 ERW 융합
- MIT, UC Berkeley: 반응속도 최적화 연구 중
7. 한국에서의 적용 가능성
- 제주도, 강원도 등 풍부한 현무암 자원
- 정밀농업/스마트팜과 연계
- 탄소중립 정책과 접목 가능
이산화탄소(CO₂)를 제거하는 기술(CDR: Carbon Dioxide Removal)은 기후변화 대응을 위한 핵심 기술입니다. 기술은 크게 **자연 기반(Nature-based)**과 **인공 기반(Engineered-based)**으로 나뉘며, 아래에 모든 주요 기술을 정리해 드립니다.
✅ 1. 자연 기반 탄소 제거 기술 (Nature-Based Solutions)
| 기술 | 설명 | 장점 | 단점 |
| 산림 복원 / 조림 | 나무가 CO₂를 광합성으로 흡수 | 비용 저렴, 생태계 복원 | 산불·병충해로 CO₂ 재배출 |
| 토양 탄소 저장 | 유기농법/무경운 농법 등으로 토양에 탄소 축적 | 농업과 연계, 지속가능 | 계량 어려움, 정책적 유인 필요 |
| 해조류/켈프 양식 | 대규모 해양 식물을 키워 탄소 흡수 후 침강 | 바다 이용, 빠른 성장 | 침강 이후 탄소 저장 불확실 |
| 습지/이탄지 복원 | 고탄소 저장 생태계 복원 | 생물다양성 향상 | 위치 제약, 관리 필요 |
✅ 2. 인공 기반 탄소 제거 기술 (Engineered CDR)
| 기술 | 설명 | 장점 | 단점 |
| DAC (직접공기포집) | 팬과 흡착제를 이용해 공기 중 CO₂ 직접 추출 | 매우 정밀, 저장 연계 가능 | 비용 고가, 에너지 많이 듬 |
| BECCS (Bio-Energy with Carbon Capture and Storage) |
바이오매스 연소 + 포집 + 지하저장 | 에너지 생산 + CO₂ 제거 | 대규모 토지 필요, 경쟁 가능성 |
| 해양 알칼리화 | 바닷물에 알칼리 물질 투입 → CO₂ 중화 | 해양 흡수력 증대 | 해양 생태계 영향 검토 필요 |
| 광물 탄산화 | CO₂ + 규산염/마그네슘 광물 → 고체화 | 영구 저장 가능 | 반응속도 느림, 채굴 필요 |
| 강화 암석 풍화 (Enhanced Rock Weathering) |
분쇄한 광물을 농지에 뿌려 CO₂ 반응 | 농업 활용 가능 | 분쇄/운송 에너지 소모 |
✅ 3. 하이브리드 기술 및 특수 기술
| 기술 | 설명 | 장점 | 단점 |
| 바이오차 (Biochar) | 유기물 열분해 → 토양에 섞어 탄소 고정 | 토양개량 효과, 반영구 저장 | 원료·에너지 필요 |
| 탄소광합성 박테리아/미세조류 | 미세조류 배양을 통한 CO₂ 흡수 | 실내/공장 기반도 가능 | 배양·수확 비용 있음 |
| 탄소 포집 콘크리트 | CO₂ 흡수 기능이 있는 건축 자재 활용 | 건설 산업 연계 | 기술 성숙도 아직 낮음 |
| 케미컬 루프 | 산업공정에 CO₂ 흡수제를 순환 사용 | 기존 산업에 접목 가능 | 초기 투자 비용 큼 |
✅ 4. 저장 방법 (CO₂ 저장 기술, CCS와 연계)
| 방법 | 설명 |
| 지질 저장 (Deep Saline Formations) | 수백~수천m 깊이의 암반층에 압축 주입 |
| 고갈 유전/가스전 | 기존 석유·가스 채굴 후 빈 공간에 저장 |
| 광물화 저장 | 탄산염 광물로 전환하여 영구 저장 |
| 해양 저장 (실험적) | 심해에 직접 CO₂ 주입 (생태계 영향 우려) |
요약 정리표
| 분류 | 주요 기술 | 저장 형태 |
| 자연 기반 | 조림, 토양탄소, 켈프 | 생물질 탄소 |
| 인공 기반 | DAC, BECCS, ERW, 해양 알칼리화 | 압축 저장 / 광물화 |
| 하이브리드 | 바이오차, 탄소 자재 | 고형/토양 고정 |
| 저장 방식 | CCS, 광물화 | 반영구 저장 |
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