엉터리 다이빙

화석 표본에서 확인한 앙케라이트/탄산염 광물. 

 출처: 미국 화학 학회

지구 평균 기온은 거의 섭씨 1도 가까이 상승해서 국제 사회가 목표로 하는 섭씨 2도 이내 억제에 접근하고 있다.

현재의 온실가스 배출 속도를 생각하면 이 목표는 달성하기 어렵다는 주장도 나오고 있다.

그래서 이산화탄소 같은 온실가스 배출을 획기적으로 줄일 방법이 필요한 이유다.

미 에너지부 산하의 퍼시픽 노스웨스트 국립 연구소(PNNL, Pacific Northwest National Laboratory)는 공장이나 발전소에서 나온 이산화탄소를 암석화시키는 기술을 개발 중이다.

기체 상태에서는 부피가 매우 큰 이산화탄소라도 탄산염(carbonate) 암석이 되면 크기가 매우 축소될 뿐 아니라 장기간 보존이 가능하기 때문이다.

연구팀이 목표로 하는 것은 현무암 지층에 고압의 이산화탄소를 주입한 후 앙케라이트(ankerite, Ca[Fe,Mg,Mn](CO3)2) 같은 암석 성분이 되게 하는 것이다.

사실 지구 대기 중의 이산화탄소나 산소는 지구 지각에 암석의 형태로 존재하는 산소나 탄소에 비해서 많은 양이 아니다.

대기 중에 있는 것보다 더 막대한 양의 산소와 탄소가 지각에 존재한다.

대부분은 암석 형태지만, 석유처럼 일부 액체 상태로 존재하는 것도 있다.

문제는 인간이 본래 지하에 저장된 석유를 대량으로 연소시켜 대기 중 이산화탄소 농도가 비정상적으로 늘어났다는 것이다.

그러면 이산화탄소를 땅에 매립한다는 것이 해결책 가운데 하나가 될 수 있다.

이론은 간단하다.

현무암 사이의 공간에 고압의 이산화탄소를 주입하면 주변의 다른 암석 성분과 서서히 결합하면서 탄산염 광물이 된다.

그러면 별다른 관리 없이도 장기간 암석 상태로 이산화탄소가 보존된다.

다만 얼마나 빨리 암석화되는지, 그리고 주입한 이산화탄소가 틈새를 타고 다시 대기 중으로 빠져나오지 않는지 확인하기 위해서는 실제 암석층에서 테스트가 필요하다.

연구팀은 2013년에 워싱턴 주의 현무암 지층에서 1000t량의 이산화탄소를 주입한 후 다시 지층을 뚫어 조사했다.

그 결과 사진에서 보는 것처럼 이산화탄소가 2년이 채 되지 않은 시점에 앙케라이트로 변한 것을 확인했다.

연구팀은 주입한 이산화탄소와 본래 지층에 있던 탄소의 동위원소비를 측정해서 표본 추출한 암석에 있는 앙케라이트가 2년 전 주입한 이산화탄소가 맞다는 것을 증명했다.

이산화탄소의 매립 및 암석화 저장 기술은 현재 여러 대학과 연구소에서 경쟁적으로 연구 중이다.

안전하고 비용면에서 효과적인 매립 저장 기술이 개발된다면 현재의 온실가스 문제를 해결 할 대안 가운데 하나가 될 것이다.

[서울신문 나우뉴스]고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

오랜시간 동안 학계의 논쟁을 일으킨 공룡의 멸종 이유에 대한 또 다른 이론이 제기됐다.

최근 미국 미시간 대학과 플로리다 대학 공동연구팀은 공룡이 화산폭발과 이후 이어진 소행성 충돌로 인한 '원 투 펀치'로 멸종됐다는 연구결과를 발표했다.　

그간 학계에서는 공룡의 멸종 이유를 놓고 무려 100여 가지의 이론을 내놓을 만큼 다양한 논쟁을 이어왔다.

그중 공룡을 멸종시킨 유력한 '용의자'로 지목되는 것이 바로 소행성과 화산이다.

<용의자 1> 지금으로부터 6,600만 년 전 지금의 멕시코 유카탄 반도에 거대한 소행성이 떨어졌다.

지름 약 9.6km에 달하는 거대한 소행성 충돌로 먼지와 이산화황 등 유독물질이 하늘을 덮으며 태양을 가렸고, 이로 인해 먹이사슬이 무너졌다.

이 여파로 백악기 말 공룡을 비롯한 당시 지구 생명체의 약 70%가 사라졌다.

이른바 ‘K-T 대량멸종 사건’이다.

<용의자 2> 비슷한 시기 인도 데칸 고원에서도 대규모 화산 폭발이 일어났다.

이 여파로 지독한 유독 가스가 공기와 대기, 바다를 위험한 수준으로 오염시켜 먹이사슬이 붕괴됐다.

과거 여러 연구팀들은 소행성 혹은 화산을 공룡을 죽인 '단독' 용의자로 지목했으나, 최신 연구에서는 '공범'이라는데 무게감을 두고 있다.

이제 남은 것은 공룡에 먼저 위해를 가한 용의자가 소행성이냐 화산이냐는 것.

이에 대해 지난 2014년 미 프린스턴 대학과 MIT 대학 공동연구팀은 소행성 충돌이 있기 전 거대한 화산이 폭발해 공룡 멸종에 중요한 이유가 됐다고 주장했다.

이에 반해 지난해 버클리 지질연대학센터 연구팀은 소행성 충돌과 이로 인해 이어진 화산폭발로 공룡이 멸종했다는 연구결과를 내논 바 있다.

이번에 미시간 대학 공동연구팀은 남극 대륙에서 발굴한 6,550만년~6,900만년 된 29개의 조개 화석을 새로운 기법으로 분석해 당시의 기후를 측정했다.

그 결과 인도 화산이 폭발한 이후 수천 년 간 유독 가스가 대기를 덮어 바다의 온도가 7.8°C도 상승했다.

이어 소행성이 떨어진 것으로 추정되는 15만 년 후 바다의 온도가 1.1°C 더 상승했다.

연구를 이끈 시에라 피터슨 박사는 "백악기 말기 대량 멸종은 화산 폭발과 소행성 충돌로 인한 '원 투 펀치'에 의한 것"이라면서, "기후변화로 인한 온난화로 당시 생명체들의 스트레스가 극에 달했을 때 소행성이 떨어져 결정타를 날린 셈"이라고 설명했다.

이어 "결과적으로 공룡을 죽인 범인은 화산 폭발과 이어진 소행성 충돌"이라고 덧붙였다.　

이번 연구결과는 유명 과학저널 네이처의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 발표됐다.　

[서울신문 나우뉴스]박종익 기자 pji@seoul.co.kr

시험 생산된 바이오 원유.

(사진=퍼시픽 노스웨스트 국립연구소)

편견을 버리고 보면 하수도에는 막대한 양의 에너지가 잠자고 있다.

비록 더러운 오물로 만 여겨지지만,

인간의 배설물을 비롯한 다양한 유기물에 아직 많은 에너지가 남아있기 때문이다.

여기서 나오는 메탄가스를 이용한 발전시설이나 혹은 열에너지를 사용하는 난방 시스템은 이미 선진국에서 시도되고 있다.

하지만 이것도 실제 에너지의 극히 일부만을 사용하고 있을 뿐이다.

미국 에너지부 산하의 퍼시픽노스웨스트 국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory)의 과학자들은 역대 최고 효율의 하수도 바이오 연료 전환 기술을 개발했다.

하수 처리 과정에서 생성되는 하수 오니(sewage sludge)에는 상당한 유기물이 남아있는데,

이를 석유와 비슷한 바이오 원유(bio crude oil)로 전환하는 것이다.

사실 하수 침전물이나 하수 자체를 액체 연료로 전환하려는 시도는 이전부터 있었다.

높은 열을 가해 유기물을 석유와 비슷한 탄화수소 물질로 전환시키는 것이다.

그러나 에너지가 많이 드는 데다 수분을 많이 포함해 가열이 쉽지 않은 점이 문제였다.

퍼시픽노스웨스트 국립연구소에서 개발된 HTL(hydrothermal liquefaction) 공정은 수분이 많이 포함된 유기물이라도 문제없이 연료로 전환할 수 있다.

연구팀에 따르면 하수 오니에 포함된 유기물 가운데 60%를 연료로 전환시킬 수 있다.

이는 미국 전체로 보면 연간 3000만 배럴의 석유에 해당되는 양이다.

만약 대량 생산이 실현되면 화장실에서 검은 황금을 캐는 셈이다.

물론 처리 곤란한 폐기물의 양을 줄이는 건 말할 것도 없다.

다만 경제적인 가격으로 생산할 수 있는지 여부는 좀 더 지켜봐야 알 수 있다.

동시에 바이오 원유는 실제 원유와 약간 다르므로 석유처럼 정제해서 쉽게 연료와 석유 화학 제품으로 제조할 수 있는지 역시 더 검증이 필요하다.

이를 검증할 방법은 역시 실제로 시험 생산을 해보는 것이다.

연구팀은 미국보다 먼저 캐나다 밴쿠버에 데모 플랜트를 건설하기로 합의했다.

800~900만 캐나다 달러(약 70억~78억원)에 달하는 이 시험 생산 시설에서 긍정적인 결과가 나오면 바이오 연료의 패러다임을 바꾸는 결과를 만들지도 모른다.

[서울신문 나우뉴스]고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com