바다 밑 CO₂ 저장소 찾는다…지질자원연, 9단계 평가체계 구축[과학을읽다]

후보지 발굴부터 주입 준비까지 한 번에 평가…군산분지 유망지역 3곳 도출
탐해3호 정밀탐사 이어 2035년 '국가 해양 CCS 포텐셜맵' 구축

포집한 이산화탄소(CO₂)를 바다 밑 지층에 저장할 곳을 찾고 실제 주입이 가능한 단계까지 준비 수준을 평가하는 체계가 개발됐다. 단순히 '얼마나 많은 CO₂를 묻을 수 있는가'를 따지는 데서 나아가 지질학적 위험성과 자료의 신뢰도, 실제 사업으로 이어질 가능성까지 단계별로 판단하는 방식이다.

서해 군산분지 동소분지의 CO₂ 저장 잠재지역 도출. 한국지질자원연구원 제공

한국지질자원연구원(KIGAM)은 탄소저장연구센터 연구팀이 이산화탄소 포집·저장(CCS) 후보지 발굴부터 개발·주입 준비까지 전 과정을 평가하는 '저장준비도(SRL) 기반 9단계 통합평가체계(SBEF)'를 구축했다고 7일 밝혔다.

CCS는 발전소나 산업시설 등에서 발생하는 CO₂를 포집한 뒤 땅속 깊은 지층에 주입해 장기간 저장하는 기술이다. 최근 해외에서 해저 지층을 활용한 CCS 사업이 상용화 단계로 접어들면서 국내에서도 대규모 저장소를 찾고 안전성을 검증하는 작업이 중요해지고 있다.

저장량만 보던 평가 넘어 '실제 주입 가능성'까지

연구팀이 개발한 평가체계는 그동안 각각 이뤄졌던 후보지 선정과 저장자원량 평가, 지질 위험성 분석, 개발 준비 수준 평가를 하나의 과정으로 연결했다.

초기 단계에서는 지질 조건과 CO₂ 저장 가능량, 위험요인을 따져 후보지를 추린다. 이후 지질모델을 만들고 CO₂를 실제 주입했을 때 지층 안에서 어떻게 움직이는지 분석한다. 인허가와 시설 준비, 운영 가능성 등도 단계적으로 평가한다. 후보지의 저장 능력뿐 아니라 실제 저장소로 개발하려면 어떤 자료와 검증이 추가로 필요한지 파악할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

탄성파 탐사와 시추를 통해 확보한 자료의 양과 신뢰도도 평가에 반영한다. 서로 다른 후보지를 같은 기준으로 비교할 수 있도록 엑셀 기반으로 구현했으며 국제 CO₂ 저장자원 분류체계(SRMS)와도 연계했다.

연구팀이 이 체계를 국내 해양 8개 후보지역에 적용한 결과 4곳이 초기 선별 기준을 통과했다.

특히 물리탐사연구선 '탐해2호'가 확보한 2차원(2D) 탄성파 자료와 기존 시추자료를 분석해 서해 군산분지 동쪽에서 CO₂ 저장 잠재지역 3곳(SA1~SA3)을 찾아냈다. 이 가운데 SA1은 CO₂를 저장하기에 유리한 사암층이 넓게 분포하고 지질구조도 비교적 안정적인 것으로 평가됐다.

국내 해역에서 해양 탄성파 탐사를 수행 중인 물리탐사연구선 탐해3호. 한국지질자원연구원 제공

탐해3호로 바닷속 정밀탐사…2035년 전국 지도 만든다

지질자원연은 차세대 물리탐사연구선 '탐해3호'를 투입해 후보지를 보다 정밀하게 들여다볼 계획이다. 탐해3호가 2024년 SA1 일대에서 확보한 약 290㎢ 규모의 3차원(3D) 탄성파 자료를 분석하고 탐사시추 결과와 연계해 실제 저장 가능성을 구체화한다.

탐해3호를 이용한 광역 2D 탐사와 정밀 3D 탐사를 국내 해역으로 확대해 새로운 저장 후보지도 발굴한다. 이를 토대로 2035년까지 국내 해역의 CO₂ 저장 가능 지역과 잠재 저장량 등을 보여주는 '국가 해양 CCS 포텐셜맵'을 구축한다는 목표다.

연구팀은 말레이시아와 인도네시아 CCS 후보지역에도 이번 평가체계를 적용해 저장 가능성을 검증하고 있다.

김경진 지질자원연 탄소저장연구센터 박사는 "이번 평가체계의 핵심은 '얼마나 저장할 수 있는가'뿐 아니라 '실제 주입까지 무엇을 더 확인해야 하는가'를 후보지별로 한눈에 보여주는 데 있다"며 "탐해3호를 활용한 정밀탐사와 단계별 평가를 연계해 우리 바다의 이산화탄소 저장 가능 지역과 예상 규모를 보다 구체적으로 확인하겠다"고 말했다.

이번 CCS 통합평가체계 구축 연구는 에너지 분야 국제학술지 '인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치(International Journal of Energy Research)'에 지난달 온라인 게재됐다. 서해 군산분지의 이산화탄소 저장 잠재지역을 분석한 연구는 해양지질·석유지질 분야 국제학술지 '마린 앤드 페트롤리엄 지올로지(Marine and Petroleum Geology)' 올해 1월호에 실렸다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr