환경부 용역사업 최종 보고 토양 내 CO 2

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환경부 용역사업 최종 보고 토양 내 CO 2 저장기술 개발사업 타당성 연구 2009. 12. 21

CO 2 광물 탄산화 기술개발의 당위성 ▪ 국내는 저장 site 부족: 신뢰성 및 저장 용량의 부족 → 지중 저장 외에 대안이 필요! ▪ 국내 원료 광물은 부족하지만, 산업부산물은 연간 5, 000만톤 이상으로 풍부 → 국내 여건상 산업 부산물을 이용한 광물 탄산화 기술개발의 타당성이 있음! CCS 기술로서, ‘CO 2 광물 탄산화’의 현실적인 문제점과 극복 방안은? 포집후 해외 저장 등 의 방안이 더 현실적 이지 않은가? 경제성이 많이 떨어지는 기술 아닌가? 해외에서도 연구개발이 활 발하지 않은 것 같고, 국내 연구개발 경험이 일천하지 않은가? 왜 우리가 CO 2 광물 탄산 화 기술을 개발해야 하는 가? 추진 명분/당위성? 1

핵심 질문에 대한 답변 요약 (1) 기술의 경제성? → 광물 이용시 공정의 경제성은 높지 않은 것으로 알려져 있지만, 산업부산물을 이용할 경우 경제성이 없다고 예단할 수 없으며, 많은 신기술들이 개발 중. (2) 해외에서도 연구개발이 활발하지 않은 것처럼 보이고, 국내 연구개발 경험이 일천하지 않은가? → 소규모 연구 진행 및 연구 중단의 이유는 ‘기술의 경제성’에 대한 의문 때문으로 보임. 기술 자체의 R&D 단계가 Research Phase 로 선진국과의 기술 격차가 크지 않음. 단기간(10년 이내) 집중적인 투자로 ‘기술 선진국’으로 도약이 가능한 기술 분야임. (3) 포집후 해외 저장 등의 방안이 더 현실적이지 않은가? → 포집 이후 저장 문제를 외국에 의존함으로써 CO 2 문제 해결에 있어 저장지가 많은 나라에 종속될 우려. 다양한 저장 기술의 portfolio 를 구성하여, 전체 CCS 기술의 risk 를 분산시켜야 함. (4) 왜 우리가 CO 2 광물 탄산화 기술을 개발해야 하는가? 추진 명분/당위성? → 국내 여건상 탄산화에 의한 산업부산물 처리 및 CO 2 저장이 상대적으로 유리한 조건. 우리나라에 특화된 CCS 기술을 개발함으로써 지리적/산업적 여건이 유사한 국가에 기술 수출 가능. “기술은 개발할 수 있으나, 지질(여건)은 개발할 수 없다. ” 각 나라에 맞는 CCS 전략과 기술개발이 필요하다. 2

목차 1. 국내외 기술개발 동향 § 미국/유럽/호주/일본 § 국내 연구 동향 2. 광물 탄산화 적용 분야 § 천연광물 § 산업부산물: 고로 및 제강 슬래그, 니켈제련 슬래그, 폐콘크리트, 폐석면, 비산재, 3. 기술개발 추진 계획 § 비전 및 목표 § 추진 체계 및 전략 § 기술개발 로드맵 § 시범 사업 계획 § 기술 개발 항목 4. 기대효과 5. 결론 및 제언 ※ 첨부: 세부 기술 항목의 목표 및 필요성 3

1. 국내외 기술개발 동향

미국 Ø 주요 연구 그룹 – 대학/국책연구소를 중심으로 연구 진행. Klaus S. Lackner ▪’ 90년대 LANL 에서 CO 2 광물 탄산화 연구를 꾸준히 진행해 왔음. - Columbia Univ. ▪ CO 2 sequestering using ultramafic rocks and residue chrysotile asbestos William K. O’Connor - NETL ▪ 2000년대 초 ARC에서 CO 2 광물 탄산화 관련 연구(주로 천연 광물)를 진행함. (DOE 내에서 Mineral Carbonation Study Program 등). ▪ Direct Mineral Carbonation (w/ carbonic acid), Carbonation using a direct aqueous process, Supercritical CO 2 Mineral Carbonation Ø AISI CO 2 Breakthrough Program: US DOE + Companies § Phase I(<2008): Concept Discovery and Assessment, 2008년까지의 결과 : 4개의 초기 프로젝트 중 2개의 프로젝트가 CO 2 광물 탄산화와 관련 (현재 연구 중단 상태이나 재평가후 추후 추진 가능성도 있음) Prof. Lackner at Columbia U. Prof. Richards at MUST 2년 35만불 광 물 CO 2 격 리 와 철 광 석 생 산 을 융 합 하 는 제 철 공 정 (Integrating Steel Production with Mineral Carbon Sequestration) 설계 2년 제철공정 슬래그를 이용한 CO 2 포집 및 격리공정 개발 (Geological Sequestration 46. 5만불 of CO 2 by Hydrogen Carbonate Formation with Reclaimed Slag) Ø대학/국책연구소를 중심으로 광물 탄산화 연구 수행, 산업계에서도 연구를 진행했음. ⇒ 지리적 여건으로 주로 천연 광물을 이용한 광물 탄산화 연구 수행이 많음. - NETL: National Energy Technology Lab. - DOE: Department of Energy - LANL: Los Alamos National Lab. 5 - ARC: Albany Research Center - AISI: American lron and Steel Institute - MUST: Missouri Univ. of Sci. & Tech.

핀란드 Ø 주요 연구 그룹 Prof. Zevenhoven ▪ 정부의 연구비로 일부 연구를 진행 중이나, 소규모 실험실 수준의 연구. Åbo Akademi University ▪ Ni 또는 Cu 광에서 채광되는 부산 serpentinite 광물(Finland 중부) Prof. Fogelhom ▪ 금속 용출 용액 선정이 중요한 연구 테마(Ca 용출 선택도 향상 등). Helsinki University of Technology ▪ Steel slag 을 이용한 Ca. CO 3 제조 연구. Sebastian Teir ▪ VTT 에서는 Finland 에서의 CCS 기술의 타당성 연구 진행 중. 연구 방 VTT Technical Centre of Finland 향이 완전히 정해진 상태는 아님. Ø 지중 저장 CCS 기술에 대한 의견 § 지중저장 CCS 기술 - Monitoring/ 가스 누출 위험 등의 기술적 어려움 외에도 한국/Finland 등은 지질 학적으로 잠재성이 적음. § Finland 의 CCS 기술개발 - 지질학적 여건 및 연구개발의 장애 극복이 용이하지 않아, 다른 CCS 기술 개발을 고려해야 함. 광물 탄산화도 하나의 선택이 될 수 있음. Ø지리적/기술적 어려움으로 CCS 대안 기술 모색 중 (검토 대상으로 광물 탄산화도 포함됨. ) * VTT: 핀란드 내의 한국의 KIST에 해당하는 연구기관 6

일본 Ø 일본의 CCS 정책 § 일본의 CCS 정책은 CO 2 분리/회수 분야, CO 2 지중저장, CO 2 해양저장의 3개 분야로 나누어져 있으 며, 2015~2020년 기술개발의 실적용을 목표로 하고 있음. § ‘CO 2 광물 탄산화 기술’ 은 CO 2 전환 및 유효이용 분야로 화학적 변환의 관점에서 연구를 진행 • 알칼리 토금속을 이용하여 CO 2를 탄산염으로 고정하는 기술 • 규산염 등의 풍화 프로세스의 인위적 촉진 기술 Ø 주요 연구 그룹 Katsunoi Yogo -RITE Yukio Yanagisawa - Univ. of Tokyo ▪ Chemical Research Group 중심 소규모 기초 연구(2000년대 중반). 현재는 중 단. ▪ ‘CO 2 광물 탄산화’ 관련 국제 공동 연구 제안(RIST)에 대해 내부 논의 중. ▪ 폐콘크리트/concrete sludge 등을 이용한 새로운 탄산화 기술 개발 중. ▪ Concrete sludge 재활용 공정 bench-scale 실험 연구를 실시 중(2009. 7. , Kawashima – Nippon Concrete Industries) Ø 산업계에서 활용할 수 있는 광물 탄산화 기술 개발에 노력하고 있음. § 폐시멘트/폐콘크리트/concrete sludge 의 탄산화 반응(산업부산물을 활용 분야의 선두권). § 탄산화 대상에 따라서는 경제성이 좋다는 평가를 내리고 있음(토쿄대, 폐콘크리트). 7

국외 기술개발 현황 요약 ▪ 산업부산물(슬래그, 폐 콘크리트) 대상 기술개 발 수행 (토쿄대, 관련 산업체 등) ▪ 기초 연구를 대학 및 국가연구소에서 다수 수행(Columbia U, NETL 등). ▪ 철강업계와 같은 산업계도 CO 2 저감 의 한 전략으로 연구를 진행했음(AISI). 국제 공동 협력 가능 미국 NETL 도 협력 가능할 것으로 보임. ▪ 소규모의 연구그룹들이 정 부 및 민간의 지원으로 실험 실 수준의 연구 진행. (핀란드, 네덜란드) § ACEME 격년으로 개최 ▪ CCS 기술/정책에서는 주도적이나, CO 2 광물 탄산화는 상대적으로 빈약. ▪ CO 2 지중 저장에 초점을 맞추고 있음. ⇒ GCCSI 추진 üACEME : Mineral carbonation 에 관련된 신생 국제학회 (2006, 매 2년) 8

세계적 연구개발/정책 동향의 시사점 Ø 정책적 관점 § CCS 기술은 민간/정부/학계 대부분 지중 저장(geologic storage)을 가장 현실적 방안으로 판단함. § ‘CO 2 광물 탄산화 기술’은 유럽/일본을 중심으로 관심이 증대되고 있음. § 국가 주도로 대규모 연구개발 사업을 진행하는 예는 찾기 어려움. Ø 기술적 관점 § 핵심 요소 기술은 ‘전처리’, ‘금속의 용출 용액 선정’, ‘공정 최적화’, ‘고속 탄산화 기술’ 등. § 탄산화 기술: 공정 경제성 향상을 위한 indirect carbonation 연구가 주요 추세임. Ø 종합 및 시사점 § 전세계적으로 약 20여 개의 소규모 연구그룹 파악됨. § 지리적 여건에 따라 주 연구대상인 원료 물질(cf. 미국/천연광물, 일본/산업부산물)이 다름. § 연구개발의 단계는 실험실 규모의 연구인 Research Phase로 파악됨. § 선진기술 조기습득을 위한 국제공동 연구 추진: 기초 연구 단계로 연구 협력에 개방적임(핀란드, 일본). § 많은 경우 광물 탄산화 관련 연구 중단 이유는 공정의 경제성 때문으로 파악됨. 최근 경제성 향상을 위한 신기술 및 공정 개발이 시도되고 있음. ⇒ 전체 탄산화 공정의 경제성은 아직 미흡한 수준이나, 이를 극복하기 위한 신공정이 개발이 진행 중. ⇒ 각 나라별 여건에 적합한 CO 2 storage 기술 확보가 중요하며, 우리나라는 CO 2 저장 실현을 위해 ‘CO 2 광물 탄산화’ 기술 개발 필요. 9

국내 기술개발 현황 및 수준 ▪ 지구 온난화 관련한 광물 탄산화 연구 수행 미미 ~ 주로 실험실 규모의 연구 수행 ~ 정부/연구자들 대부분 ‘CCS 기술’ 을 논할 때는 거의 지중저장(geologic formation) 을 염두에 둠. (세계적으로 공통된 인식 ← 상대적으로 많은 저장 용량, 실증 설비 등의 존재) ~ CO 2의 저감보다는 탄산화에 의한 탄산염 광물의 생성에 초점을 맞춘 연구 수행 ▪ 전세계적인 기술 개발 단계는 Research Phase로 선진 기술과의 격차는 크지 않은 것으로 판단됨. ▪ 한국지질자원연구원(KIGAM)을 중심으로 2007년 이후 실질적 연구개발 착수 ~ 최근까지 예비 기초 연구 수행, 자체 funding에 의한 연구 진행 ▪ 2009년부터 지식경제부 지원(사업비: 7억/3년) ~ KIGAM(참여대학: 연세대, 인천대, 서남대)을 중심으로 과제 수행 중(수행 중인 유일한 국가과제) ~ 대상물질: 천연광물(규회석, 회장암) 및 일부 산업 부산물 § 2010년 지경부 온실가스 저감 기술 개발 항목에 ‘광물 탄산화 기술’이 중장기 로드맵 후보로 포함됨. §교과부 주도의 ‘Korea CCS 2020’ 프로젝트 (사업비: 2, 300억/9년)를 사업단 규모로 기획 중에 있음. 10

국내 CCS 기술 개발 여건 < 국내 지중 저장 여건 > § 국내 지질학적 여건으로 on-shore/off-shore CO 2 저장 불명확 § 저장 후보지에 대한 연구가 수행 중에 있으나 답보 상태 § CO 2 포집 위주의 연구 수행으로 CO 2 저장 및 활용 방안 연구 미흡 § 최근 Korea CCS 2020 (교과부), 온실가스 저감 사업(지경부)을 기획 중에 있음. § CO 2 해양지중저장기술개발사업(국토부) 추진 중. 국내 저장 혹은 국외 이송 후 저장 등에 대한 명확한 답은 없음. 그러면 CCS 해결책이 나올 때 까지 CO 2 포집 연구만 할 것 인가? 우리나라 실정에 맞는 해결책(CCS 대안) 모색 국내 산업 구조로 인하여 매년 다량의 산업 부산물(폐기물) 발생 ↓ + CO 2 광물 탄산화에 의한 CO 2 저장 11

국내 여건에서의 지중 저장 vs. 광물 탄산화 Geological Storage Mineral Carbonation H 2 S, SOx, NOx 등 제어 필요 CO 2 사양 CO 2 이송 CO 2 저장 대상물 CO 2 저장 Monitoring Measuring & Verification üGuideline: 95% 이상 üControl: H 2 O hydrate 생성 방지 ü순도는 높으면 좋으나 특별한 제한 없음. ü배가스 내 CO 2를 포집하지 않고 직접 탄산화 반응 에 사용 가능. üCO 2 발생원과 저장 site 사이의 거리는 지중저장 의 경제성에 있어 가장 큰 변수임. ü발생원에서 포집된 CO 2를 활용하여 근거리 내에서 탄산화 반응을 수행할 수 있으므로 이송 비용이 적음. ü초기 투자비 규모 큼 ~저장 site 탐사 및 주입정 drilling 등 ü지질학적 구조 ü초기 투자비 적음 ü반응 원료 분쇄/선별 등 전처리 필요 ü산업부산물(폐기물) 등 다양한 대상 물질 ü고압 주입을 위한 초기 투자 필요 ü 1, 000 m 이하 지하에 주입하기 위한 고압 공정 (100 bar 이상) 필요. ü지중 내에서 고온/고압에 의해 장기간에 걸쳐 반 응 진행 ü고온/고압 반응을 위한 초기 시설 투자 필요 ü고속 탄산화를 위해서는 고온/고압 필요 ⇒ 에너지 추가 소요 ü장기간에 걸쳐 CO 2 누설 여부에 대한 검증 필요 (모니터링 비용: 0. 1~0. 3$/t-CO 2) ü이러한 검증을 통해 CO 2 저감량 평가됨 ü탄산화에 의해 CO 2가 안정한 광물 탄산염으로 고정 되어 처리됨으로 CO 2 누설에 대한 검증이 필요 없음. ü재활용할 수 없음. 탄산화 광물 대중의 공감대도 경제성의 문제와 함께 고려해야 함. ü재활용 가능 다른 나라의 수입된 CO 2 저장하는 문제에 있어 과연 일반 대중들이 쉽게 받아들여 줄 수 있나? 12

지중 저장 vs. 광물 탄산화 비용 예측 Geological Storage 1. CO 2 포집 2. CO 2 이송 (CO 2 이송 거리) 3. CO 2 저장 Mineral Carbonation ($/t-CO 2) 30~50 0 ~ 50 30~60 1) <5 (5, 000~8, 000 km) (100 km 내외) 0. 5~8 50~100 2) Monitoring 4. Measuring 0. 1~0. 3 × & Verification 5. 탄산화 광물 6. 폐기물 처리 Total × -α 3) × -b 4) 60~120 55~155 (– α -β) ※ 비고: 1) 2) 3) 4) 최대 5000 km 기준, IPCC: $30, RITE: $60 Mineral Carbonation에 의한 CO 2 저장(IPCC): 채광 비용 포함. 전처리 및 탄산화 반응 조건에 따라 비용 차이 큼. α: 고부가가치의 Ca. CO 3 가격이 10~30만원/톤 β: 산업 폐기물 처리에 수반되는 비용(예: 폐콘크리트 2만원/톤, 석면 30~60만원/톤) 13 ?

환경부(토양지하수과) 사업 추진 당위성 Ø 환경부에서 initiative를 잡고 flagship project를 수행하여야 하는 당위성 § CO 2 광물 탄산화 기술 개발을 CO 2 고정화 관점에서만 파악할 것이 아니라, 원료 물질 수급에서부터 탄산화물 및 부산물 처리까지 종합적으로 관장하여야 함. ü 원료 물질(광물/산업부산물)의 토양/지하수 오염 사전 예방 및 처리 가능 ü 탄산화물 및 탄산화 공정에 따른 부산물(탄산화되지 않은 물질 등)의 처리 및 활용은 토양/지하 수 등 환경 문제와 밀접한 연관이 있음: 토양 및 폐광산 복원 등. § CO 2 탄산화 기술은 CO 2 의 저장 뿐 아니라, 동시에 환경 문제 해결의 방안이 될 수 있음 ü 산업 부산물의 친환경적, 경제적 재활용 ü 석면 오염 토양의 복원 및 석면 함유 폐기물의 무해화 처리 등. Ø 사업 추진 시 기대 효과 § 국내 여건에 맞는 CO 2 저장 기술 확보로 국가 CO 2 감축에 기여 § 광물 탄산화 기술에 의한 새로운 환경 산업 창출 § 산업 부산물의 탄산화로 재활용시 환경 오염 사전 예방 § 석면 문제의 근원적 대책 확보 가능 14

2. 광물 탄산화 적용 분야

광물 탄산화 Stabilization of CO 2 as mineral carbonates via chemical reaction with metal oxides (MO, M=Mg, Ca, Fe) releasing heat. (IPCC 2005) ( 장점 ) 광물화에 필요한 반응물질이 풍부(전세계) 안정적인 고체상으로 CO 2를 영구적으로 저장 가능 ( 단점 ) 다른 저장 기술(지중저장)에 비해 에너지 다소비 공정(고가의 처리 비용 소요) & 저장 규모가 상대적으로 작음. ⇒ 경제성 확보 방안 필요! 16

광물 탄산화의 경제성 문제 Ø 경제성 저해 요인 § 광물 탄산화를 위한 원료 물질 확보를 위한 채광 등으로 2차 환경 오염 발생으로 인한 비용 발생 § 원료 물질 전처리(파쇄 및 선별)로 인한 추가 다량의 에너지 비용 발생 § 가혹한 탄산화 반응 조건(고온/고압 등)으로 인한 고가의 장치 투자비 발생 § 고체 상 물질 처리로 인한 비연속 회분식(batch) 공정으로 대량 연속 처리 어려움 대량 처리를 위한 장치의 대형화로 고가의 설비 투자 발생 Ø 경제성 해결 요인 § 탄산화 반응 조건 혁신을 통한 저비용/고효율의 신기술 및 공정 개발(예/일본의 폐콘크리트 처리 공정) • 탄산화 반응 가속화 및 연속 공정 개발 § 산업 부산물 및 폐기물 활용을 통한 폐기물 처리 비용 저감 § 탄산화된 생산물의 부가가치 향상을 통한 이익 창출 § 환경 개선 비용 저감 • 토양 복원 및 광미 및 폐석면광 처리를 통한 주거 환경 개선 • 폐기물에 의한 지하수 오염 방지 ⇒ 이러한 경제성 해결 요인을 찾는 것이 “광물 탄산화 기술 개발”의 초점이 될 것임. 17

광물 탄산화 요소 기술 감람석(Olivine) 천연 광물 사문석(Serpentine) 규회석(Wollastonite) 전처리 탄산화 반응 고로/제강 슬래그 니켈제련 슬래그 산업 부산물 반응 공정 설계 탄산화물 용도 폐콘크리트 폐석면 비산재 폐석고/폐내화물 18 환경 영향 평가 경제성 평가

천연 광물 Mg 사문석(Serpentine) Ca 감람석(Olivine) 규회석(Wollastonite) CO 2 (Ca or Mg)CO 3 + Si. O 2 … + Heat (생성열: ~0. 07 t-C/t-Ca) Ø 천연 광물을 이용한 광물 탄산화 § 국내 천연 광물 매장량 빈약 대량의 CO 2 처리 한계 § 천연 광물의 경우 오랜 시간 동안 구조가 안정화되어 있어, 이를 탄산화시키기 위해서는 가혹한 전처리 필요 있어, • 반응물을 분쇄에 의해 미립화하기 위해 다량의 에너지 소요(CO 2 발생) 소요(CO 발생) § 다수를 차지하는 Mg를 포함하는 탄산화 대상 광물은 Ca에 비해 반응 속도 및 탄산화물의 활용 용도 면에서 효용 가치 Mg를 Ca에 가 떨어짐. 19

천연 광물을 이용한 CO 2 처리 가능량 천연광물 알칼리함유량 [%] 추정매장량 [만톤] CO 2 고정화율 [%] CO 2 고정화량 [만톤] 사문석(serpentine) Mg 3 Si 2 O 5(OH)4 43. 7 1, 800 48. 1 866 감람석(olivine) Mg 2 Si. O 4 57. 3 - 63. 0 - 규회석(wollastonite) Ca. Si. O 3 43. 3 540 34. 0 184 활석(talc) Mg 3 Si 4 O 10(OH)2 31. 9 770 35. 1 270 계 3, 110 1, 320 ⇒ 천연 광물을 이용한 탄산화는 광물 매장량의 한계! ↓ 발생되는 CO 2에 대한 지속적인 저장 불가능 20

산업 부산물 Ø 대상 물질 § 제강 슬래그, 니켈제련 슬래그, 폐콘크리트, 폐석면, 비산재, 폐석고, 폐내화물, …. 발생원 부산물 비고 §제철 슬래그 30~ 60% Mg. O, Ca. O §니켈제련슬래그 30~ 35% Mg. O, Ca. O §폐콘크리트/시멘트 15~45% Ca. O §폐석면 ~47% Mg. O Ø 광산 §석면광 ~ 47% Mg (사문석광) Ø 발전소, 소각로 §비산재 2~35% Ca. O Ø 기타 §폐내화물, 폐석고 등 40~60% Mg. O, Ca. O Ø 제철/제련소 Ø 건축 폐기물 • 폐내화물 발생량: POSCO 내에서 ~4만톤/년 미만으로 소량 발생(검토 대상에서 제외) 21

제철 슬래그 Ø 발생 현황 § 일관제철소(고로/전기로), 전기로 업체 (한국철강협회, 2008) 슬래그 종류 비율(%) 발생량(톤) 발생업체 고로 슬래그 53. 2 10, 228, 000 POSCO, 현대제철, 동국제강, 한국철강, YK스 틸, 포스코특수강, 세아베스틸, 대한제강, 환영 철강, 한국제강 제강 슬래그 46. 8 8, 990, 000 합 계 100 19, 218, 000 Ø 조성 Si. O 2 Ca. O Mg. O Al 2 O 3 T-Fe S 고로 슬래그 33. 1 40. 0 8. 6 13. 7 0. 4 1. 04 제강 슬래그 11. 2 41. 5 6. 5 1. 4 20. 0 Ø 기존 용도 § 건설용: 노반재, 토목용 골재, 항만 및 해양용 건설 자재 § 암면 원료, 규산질 비료 § 시멘트 클링커 원료 § 연안 생태계 환경 복원 22

제철 슬래그를 이용한 탄산화 < 연구 현황 > Ø 슬래그의 탄산화 반응 § 해양활용을 목적으로 slag aging 처리 § 용출된 Ca 2+를 이용하여 대기 중 CO 2 포집 § 탄산화에 의해 경질 탄산염까지 제조 Ø 슬래그를 이용한 CO 2 처리 가능량 발생량 (ton/year) CO 2 처리 가능량 (ton/year) 고로 슬래그 10, 228, 000 4, 602, 600 제강 슬래그 8, 990, 000 4, 037, 800 19, 218, 000 8, 640, 400 23

폐콘크리트 Ø 발생 현황 < 폐콘크리트 발생 추이 > § 노후 건축물, 토목 구조물 § 발생량: ~3, 000만톤/년 (2015년경, 1억톤/년 상회 예상) Ø 조성 (CHERIC/자원재활용 연구회 2005) Si. O 2 Ca. O Mg. O Al 2 O 3 Fe 2 O 3 K 2 O Ig. oss SO 3 재 72. 2 4. 1 1. 5 12. 3 3. 0 1. 1 1. 9 - 미분말 62. 4 14. 7 1. 4 7. 5 2. 0 10. 8 - 순환형 14. 2 44. 1 1. 0 3. 2 1. 5 1. 2 33. 7 0. 7 골 (자료: 부품소재종합정보망/www. mctnet. org) Ø 기존 용도 § 콘크리트용, 레미콘용 골재, 시멘트 벽돌 및 블록 § 노반재, 보조 기층용, 농로보수용 § 복토용, 매립재료 24

폐콘크리트 탄산화 공정 에너지 비교(규회석 vs. 폐콘크리트) <초산을 이용한 탄산화 공정> Power Consumption [MW] 규회석(Wollastonite) 폐콘크리트 CO 2 Separation 5. 56(27. 28) 5. 56(40. 0) CO 2 Compression 4. 65(22. 82) 4. 65(33. 5) Pulverization 5. 29(25. 96) -(-) Extraction 1. 27(6. 23) 0. 07(0. 5) Crystallization(deposition) 2. 60(12. 76) 2. 60(18. 7) Ca. CO 3 Separation 1. 01(4. 96) 1. 01(7. 3) Total 20. 38(100) 13. 89(100) 25

폐콘크리트를 이용한 탄산화 처리 Ø 폐콘크리트의 탄산화 반응 § Ca(OH)2 + CO 2 Ca. CO 3 + H 2 O 폐콘크리트를 이용한 자원화 (The Japan Journal, 2004) Ø 폐콘크리트를 이용한 CO 2 처리 가능량 발생량 (ton/year) CO 2 처리 가능량 (ton/year) 폐콘크리트 30, 000 5, 100, 000 26

폐석면 Ø 발생 현황 § 폐건축물 내/외장재 및 석면 폐광 지역 • 석면 폐기물: ~70만톤/년 § 폐기물관리법 개정 (2008년 7월 1일)에 따라 석면 1%이상 함유된 물질은 모두 지정폐기물로 규정됨. Ø 조성 Group 사문석계 종류 화학식 각섬석계 (角閃石, Amphibole) Mg 3 Si 2 O 5(OH)4 -크리시돌라이트(crocidolite, 청석면) (蛇紋石, Serpentine) -크리소타일(Chrysotile, 백석면) A 0 or 1 B 2 C 5 T 8 O 22(OH, F, Cl)2 -아모사이트(amosite, 갈석면) A=K, Na; -악티노라이트(actinolite) B=Fe, Mn, Mg, Ca; -안소필라이트(anthophyllite) C=Al, Cr, Ti, Fe, Mg; -트레모라이트(tremolite) T=Si, , Al, Cr, Fe, Ti (M. W. : 277. 1) 27

폐석면 처리 현황 Ø 기존 처리 현황 ① 단순 매립 처리 • 매립에 의한 환경 오염 발생 가능성 및 매립지 확보 문제 ② 결합제를 사용하여 고형화 후 매립 처리 • 시멘트계 재료를 결합재로 사용하여 고형화 후 매리 처리 • 단순 매립 처리에서 발생할 수 있는 단기적인 환경 오염 문제는 줄일 수 있으나, 장기적인 환경 오염 및 매립지 확보 문제 ③ 고온 용융에 의한 무해화 처리 • 1, 500℃ 이상의 고온에서 처리하므로 전력이나 화석 연료 등 대량의 에너지를 사용하기 때문에 환경적 부담이 큼. 대량의 에너지 소비 • 석면을 고온 용융 처리한 후에는 슬래그화되어 노반재 콘크리트 골재 석면 골재 등으로 재이 용 가능 석면 처리로 인한 2차 환경 오염 발생 우려 및 대량의 에너지 소비 효과적인 석면 처리 기술 개발 필요 28

석면을 이용한 탄산화 처리 Ø 백석면(Chrysotile)의 탄산화 반응 § Mg 3 Si 2 O 5(OH)4 + 3 CO 2 3 Mg. CO 3 + 2 Si. O 2 +2 H 2 O ∴ ⇒ 백석면 1톤 탄산화 0. 476톤-CO 2 소모 Ø 기대효과 <국내 석면광 분포> § 석면 무해화 환경 문제 해결 § 광물에 의한 이산화탄소 저장 CDM 사업 § 자원으로 재활용: 건축용 자재, 산업 원료, 광산 복원 등 § 신규 환경 산업: 50만톤/년 처리 시 ⇒ 1500~3000억/년 + α (기존 폐석면 처리 비용 산정: 30~60만원/톤) 석면 오염 토양 복원 사업 적용 29

산업 부산물 탄산화에 의한 CO 2 처리 가능량(요약) (Ca, Mg)Si. O 3(s) + CO 2(g) (Ca, Mg)CO 3(s) + Si. O 2 산업 부산물 발생량 (ton/year) CO 2 처리 가능량 (ton/year) 고로 슬래그 4, 602, 600 제강 슬래그 8, 990, 000 4, 037, 800 니켈제련 슬래그 1, 000 369, 000 30, 000 5, 100, 000 87, 470 41, 700 Coal ash 5, 800, 000 293, 500 MSWI ash 400, 000 62, 120 3, 700, 000 960, 000 56, 505, 470 제철 슬래그 10, 228, 000 15, 466, 720 폐콘크리트 폐석면 비산재 폐석고 ⇒ 매년 지속적으로 광물 탄산화 가능한 대량의 산업 부산물 발생 (국내 산업 부산물 발생 특징) ↓ 발생되는 CO 2의 지속적인 처리 가능 30

광물 탄산화 요소 기술 분류 분류 핵심 요소 기술 천연광물 ▪ ▪ Olivine Serpentine/석면광 Wollastonite 기타 광물: Zeolite, Anothosite, … 산업부산물 ▪ ▪ ▪ ▪ 고로/제강 슬래그/Ni 제련 슬래그 폐내화물(제철/유리/시멘트…) 폐석고 폐콘크리트 폐석면 비산재/소각회분 기타 산업 부산물: 동물뼈 등 Ca/Mg source 발굴 전처리 ▪ 원료 물질 전처리: Grinding, 열처리 등 ▪ 경제적인 전처리 방법? ▪ CO 2 전처리? Phase? 반응 경로 ▪ Direct Carbonation ▪ Indirect Carbonation ▪ Other routes? 반응 속도 ▪ 용출 수율/선택도 증대를 위한 용액 선택 ▪ 고속 용출을 위한 신기술? 공정 통합 ▪ 공정 최적화 기술 ▪ 경제성 증대를 위한 신공정 최종 탄산화물 ▪ 순도/수율/색깔? ▪ 탄산화물의 부가가치 향상 방안 활용처(market) 개발 ▪ 광산 복원/기존 산업재 대체 등 ▪ 새로운 탄산화물 사용처 개발 – 경제성 확보를 위한 고부가가치의 신시장 개발 환경 영향 평가 ▪ 탄산화물 활용 및 처분에 따른 지하수-토양 오염 방지 ▪ 탄산화물 활용 및 처분에 따른 환경 영향 평가 원료 물질 탄산화 반응 탄산화물 활용 31

탄산화 대상 물질에 대한 개발 우선 순위 평가 ※수준 - ◎: 매우 높음(5), ○: 높음(4), △: 중간(3), ∨: 낮음(2), ×: 아주 낮음(1) 천연광물 산업 부산물 사문석/규회 석/감람석/ CO 2 저장 잠재량 제철 슬래 그 폐콘크리트 폐석면 비산재 기타(폐석고 /폐내화물) ∨ ◎ >1 Mt ∨ <0. 1 Mt △ ~0. 1 Mt ○ ~1 Mt △ 기술 개발 용이성 △ △ ∨ (Alkali함유량 ) 개발 기술의 적용성 ∨ ◎ (제철소) ○ (양회업계) ○ (폐광산 등) ○ (발전사) ○ 기업 참여 가능성 × ○ (포스코) ○ (양회업계) △ ∨ △ 11 14 ○ 환경적 잇 점 기타 합계 10 17 16 16 “제철슬래그, 폐콘크리트, 폐석면 을 이용한 탄산화 기술을 우선적으로 개발” 32

우선 개발되어야 할 핵심 요소 기술(선택과 집중) 분류 핵심 요소 기술 탄산화물 활용 ▪ 원료 물질 전처리 반응 경로 ▪ 간접 탄산화 반응 반응 속도 ▪ 용출 수율/선택도 증대를 위한 용액 선택 공정 통합 탄산화 반응 (고속 탄산화) 산업부산물 전처리 원료 물질 ▪ 제철 슬래그 ▪ 폐콘크리트 ▪ 폐석면 ▪ 공정 최적화 기술 용도 개발 ▪ 적용 사양: 순도/수율/색깔 ▪ 탄산화물의 부가가치 향상 방안 제철 슬래그 탄산화 반응 폐콘크리트 전처리 탄산화물 활용 반응 공정 설계 폐석면 33

기술의 비전 “현재의 CO 2 광물 탄산화 기술보다 경제성 있는 신기술 개발” ▪ 전처리 공정의 저에너지 기술 개발 - 배가스 중 CO 2 를 포집, 농축하는 공정보다 진보된 개념의 기술 개발 (배가스를 직접 이용한 CO 2 광물 탄산화 기술 개발) : Concrete sludge 의 탄산화 - 원료 물질의 전처리 공정 ▪ 고속 탄산화 기술의 개발 - 신 개념의 고속 탄산화 기술 개발(저온/저압에서의 탄산화 기술, 촉매 및 첨가제 개발 등) - 금속 (Ca/Mg) 용출 용액의 개발 ▪ 공정 최적화 기술의 개발 - CO 2 배출 공정(연소) 혹은 탄산화 공정중 발생열을 최대한 활용하는 heat integration 기 술 - 공정 시뮬레이션 등을 통한 공정 최적화 기술 ▪ 최종 산물(탄산화물)의 이용으로 경제성 증대 - 탄산화물 이용 시장의 적극적 발굴 : 고순도/저순도 등 시장에 따른 portfolio 구성으로 시장 공략 및 창출 방안 도출 - 공정중 발생하는 부산물을 이용한 경제성 증대 34

3. 기술 개발 추진 계획

비전 및 목표 비전 광물 탄산화 기술로 국가 온실가스 감축 목표 달성 및 신사업 창출 우리 나라를 광물 탄산화 기술의 글로벌 선도 국가로 자리매김 목표 CO 2 탄산화하여 토양에 영구 저장하는 경제성 있는 원천 기술의 개발 산업 부산물을 이용한 광물 탄산화의 실증 및 이를 통한 연간 500만톤의 CO 2 저장 기술 확립 토양 복원 등 탄산염 광물의 용도를 개발, CO 2 광물 탄산화 기술을 통한 신성장 동력의 창출 “CO 2 광물 탄산화는 국가적 온실 가스 대응 전략의 주요 분야” 36

기술 개발 추진 체계 §정부/학계주도 핵심 요소 기술 개발 -국제 공동 연구 추진 (전처리/탄산화반응/탄산화물 사양/영향평가 등 신전처리, 고속탄산화 기술 등 개발) 시범 사업 – 제강 슬래그 탄산화 공정 탄산화물 사양 조사 및 반응 경로 탐색 § 기초 연구 산업부산물 (제강슬래그, 폐콘크리트, 폐석면 등) 1단계(3년) 원료물질 조사/분석/선정 (천연광물) 원료별 전처리 기술 개발 원료별 고속 탄산화 기술 개발 반응 메커니즘 규명 단위 공정에 대한 최적화 기초연구 탄산화물 활용 기술 및 환경 영향 평가 탄산화물 활용 시장 파악 탄산화물 용도별 사양 및 사용량 (산관협동) § Bench-scale 기술적 가능성 확인 및 탄산화 요소 기술 확보 Bench-scale 연구 Scale-up에 대비한 세부 전략 수립 § Pilot 건설/시운전 §산업계 적극 참여 유도 0. 5 t-CO 2/day 급 Pilot Plant 설계 및 건설 2단계(2년) Pilot Plant 시범사업 연구 기술 가치 향상 방안 및 경제성 확보 방안 수립 공정 Simulator 개발 및 적용 0. 5 t-CO 2/day 급 Pilot Plant 운전 및 최적화 § Pilot 운전/최적화 기술 사업화 참여기업 유도 탄산화물 활용 사업화/시장 개척 Scale-up 자료 확보 및 Demo Plant 연구 전략 수립 CO 2 광물 탄산화 기술의 상용화 기반 구축 37 § 기술이전

기술 개발 로드맵 1 단계 2 단계 최종 목표 2011 2012 2013 § 핵심 요소 기술 개발 연구 - 원료 물질 선정 및 전처리 - 탄산화 반응 원천기술 개발 시범사업 § Bench-scale 인프라 및 적 용 방안 확립 연차별소요예산 (단위: 억원, 괄호안은 시범 사업예산) CCS, 기술에 대한 사회적 인식 제고 및 관련 법/제도 정비 30 (10) 포집 분야와 연계한 통 합 공정 개발 기반 구 축 70 (55) 38 요소기술 확보 § 기술이전 § 사업화방안 § Pilot 건설 및 운전 Pilot Plant 설계 Pilot Plant 기술 개발 2015 § Bench-scale §경제성 증대를 위한 핵심 기술 개발 연구: scale-up - 고속 탄산화 대비 방안 - 공정 최적화 등 § 핵심 요소 기술 개발 연구 - 탄산화물의 활용 - 환경영향 평가 § 기초 연구 2014 § P/P 건설 및 운전 - Simulator 개발 - 운전조건 수립 § P/P 운전 최적화 - 문제점 파악/해 결 방안 - 경제성 확보 방 안 - 공정 환경 영향 평가 광물탄산화 기술에 의한 산업화 기반 구 축 60 (15) 10 기술적 검증 경제성 확보 (규모: 0. 5톤/일) 상용화 기반 구축 총 200억원

연구 사업 추진 체계 지경부 국토부 교과부 < 환경부 관련 부서 > - 토양지하수과 - 환경보건정책과 - 기후변화협력과 - 물환경정책과 - 국토환경평가과 - 자원순환정책과 - 폐자원 관리과 - 자원재활용과 환경부 녹색성장위원회 사업단 대학/연구기관 산업체 공공기관 국제협력 - 국내 대학 - POSCO - 한국광해관리공단 - RITE (Japan) - 한국지질자원연구원 - 현대제철 - 산업안전보건연구원 - VTT (Finland) - Tokyo Univ. - 동국제강 - 한국환경자원공사 - ECN (Netherland) - Colombia Univ. - 쌍용양회 - 환경관리공단 - NETL (U. S. A. ) - Åbo Akademi Univ. - 한일시멘트 - 한국환경산업연구원 - ARC (U. S. A. ) - Helsinki Univ. - 석탄화력발전소 - 한국환경정책평가연구원 39

추진 전략 Research Hub for CO 2 Mineral Carbonation 국내 §산업 부산물의 광물 탄산화 기술 개발에 연구 역량 집중 – 연구개발 초기단계부터 산업체와 consortium 형성으로 상용화를 염두에 둔 장기전략 수립 §시범사업 등을 통한 기술의 실증 및 상용화에 중점을 둔 연구 개발 수행 - 엔지니어링, 공정 분야 중점 §환경부를 중심으로 정부 관련 부처 및 민간기업/공공부문 등의 범국가적인 참여 유도 - 정부: 정책 수립, 민간: 기술 활용 등 확실한 역할 분담에 의한 효율적 추진 §핵심 원천 기술 개발을 위해 다양한 전문가 참여 유도로 연구 인프라 조기 구축 - 화학/화공/재료/환경/경제 등 전체 학문 분야를 아우르는 체계적, 융합적 추진 국제 §선도적 연구기관과 전략적 제휴를 통한 선진 기술의 조기 습득 - 외국인 과학자 유치, 인력 파견, 공동 연구, Joint-Workshop 등 지속적 추진. §해외 유수 기관/기업과 공동 기술 개발 추진 전략 수립 - 기술 수출 등 장기 비전을 세워 우리 나라가 조기에 글로벌 허브 국가로 발전토록 협동 추진 40

시범 사업 계획 Ø 원료 물질 ⇒ POSCO의 시범 사업 참여 유도로 슬래그 및 CO 2 공급 § 제강 슬래그: POSCO 내 발생하는 제강 슬래그 § CO 2: 제철 공정 배가스 내 CO 2 분리 회수 및 정제 압축 CO 2 활용 ( 2012년 10톤-CO 2 /일 포집 설비 가동 예정) Ø 탄산화 처리 용량: ~10톤-slag/일 CO 2 처리량: ~3톤/일 Slag Ø 시범 사업 추진 일정 CO 2 Ca. CO 3 Residue § 2011: 제강 슬래그 탄산화를 위한 핵심 요소 기술 개발 ⇒ 전처리 기술/탄산화 반응 가속화 기술/탄산화물 분리 정제 기술 § 2012: Bench-scale 연구 (실험실 수준, 10 kg/hr) § 2013: 제철공정 포집 CO 2와 연계한 탄산화 반응 공정 설계 및 설비 설치 § 2014: 공정 운전 및 최적화 연구 수행, 탄산화된 제강 슬래그를 활용한 적용 § 2015: 기술 이전 및 상업화 방안 수립 Ø 소요 예산(총 90억원) § 기초 연구: 10억원 § Bench-scale 연구: 10억원 § Pilot 설비: 60억원 (전처리 설비 15억, 탄산화 반응 설비 30억, 탄산화물 정제 및 탄산화 후 공정 CO 2 회수 설비 15억) § Pilot 운전비(인건비 및 utility 비용): 2년간 5억/년, 총 10억원 41

‘CO 2 를 이용한 광물 탄산화 기술 개발 사업’ 수행시의 기대 효과 기술적, 정성적 효과 §우리나라 특성에 맞는 중/소규모의 CO 2 저장 기술 확보 - CO 2 광물 탄산화를 위한 원료 전처리, 고속 탄산화 반응, 용도 개발 등 원천 기술 확보 - CO 2 광물 탄산화 공정 최적화 (엔니지어링) 기술 확보 - CO 2 광물 탄산화 기술 관련 핵심 및 원천 기술 수출 §우리나라를 광물 탄산화 기술의 Global Leader로 자리 매김. §CO 2 광물 탄산화 기술 개발 및 상용화로 신사업 발굴 및 고용 창출 §산업 부산물의 새로운 용도 개발(탄산화 원료 물질로 활용) 및 고부가가치화 §CO 2 광물 탄산화 기술을 적용하여 토양 복원 등 환경 문제 해결에 기여 경제적, 산업적 효과 §연간 500만톤의 CO 2 저감 시, 약 2. 5억불(50불/톤 가정)의 경제적 가치 확보 §국내 석회석 시장 대체 및 수출 가능: 5, 000만불 (국내 석회석 시장 연간 500만톤, 석회석 10불/톤 가정) 42

법/제도 개정 검토 필요 v 산업 부산물 및 폐기물을 활용한 광물 탄산화 기술 개발을 위해 기존 법 및 제도 검토 필요 Ø 필요 분야 § 폐기물 처리 사업 § 폐기물 재활용 사업 § 탄산화물 활용 사업 Ø 지원 방안 § 광물 탄산화 기술 개발 장려 정책 § 개발된 기술의 공공 사업에 대한 우선 적용 검토 • 폐석면 처리 • 토양 복원 • 광산 복원 및 광산 침출수 § 산업 부산물의 탄산화물에 대한 자원재활용 활성화 방안 • 법적 지원 방안(예/신재생에너지에 대한 발전차액 지원 제도) • 경제성 미흡 시 광물탄산화 사업자에 대한 세제 지원 방안 ⇒ 환경부에서 관련 법 및 제도 검토 필요 43

결론 및 제언 Ø CO 2 광물 탄산화 기술 개발은 국내 여건을 고려할 때 새로운 CO 2 저장 기술로 확보할 필요 있음. § 국내에는 지중 저장을 위한 저장 부지가 부족하며, 중소규모의 CO 2 저장/격리를 실현하기 위해서는 제철슬래그 등 산업부산물을 원료로 하는 ‘CO 2 광물 탄산화’ 기술 개발이 타당함. § 선진국과의 기술 격차는 있지만, 기술 자체가 연구 단계로 그 격차는 절대적인 관점에서는 크지 않음. Ø CO 2 광물 탄산화 기술의 핵심은 경제성을 확보하기 위한 기술 개발임. § 핵심 요소 기술은 전처리, 고속 탄산화, 공정 최적화, 금속 용출 기술 등이며, 공정의 경제성을 확보를 위한 기술개발에 역량을 집중 필요. Ø 기술개발 추진 계획 수립 § ‘CO 2 를 이용한 광물 탄산화 기술 개발 사업’은 2단계(기초, 파일럿 연구), 총 5년의 기술 개발 사업 기간이 예상(사업예산은 약 200억원). 기술개발 전략과 연계된 기술개발 과제 도출. § 기술개발 사업은 탄산화 가능 원료 물질의 선정에서부터 전처리, 탄산화 반응, 최종 산물의 처리 및 환 경 영향 평가 등을 망라하는 사업으로 추진 필요. § 제강 슬래그를 대상으로 한 CO 2 광물 탄산화 시범 사업 계획 수립하였으며, 총 예산은 90억원으로 예 상. Ø CO 2 광물 탄산화를 국가의 주요 CCS 전략의 하나로 수립하여, 중/장기적인 집중 투자로 광물을 이용한 CO 2 저장 기술 분야에 있어 세계적 선도 국가로 도약이 가능함. 44

감사합니다.

첨부

기술 개발 항목 I. 탄산화 가능 물질(천연 광물 및 산업 폐기물/부산물 등)의 탄산화 용량 및 처리 능력 분석 II. 탄산화 원료 물질 전처리 기술 개발 III. 탄산화 반응 가속화 기술 개발 IV. 원료 물질 내 탄산화 유효 성분(Ca, Mg) 선택적 추출 및 정제 기술 개발 V. 제철 공정 부산물(제강 및 Ni 정련 슬래그)을 이용한 탄산화 기술 개발 VI. 석면 함유 폐기물의 탄산화에 의한 처리 기술 개발 VII. 천연 석면 광물(각섬석 및 사문석)을 이용한 탄산화 기술 개발 VIII. 폐콘크리트를 이용한 탄산화 기술 개발 IX. 기타 산업 부산물( 부산 석고 및 비산재)를 이용한 탄산화 기술 개발 X. 미활용 폐내화물을 이용한 탄산화 기술 개발 XI. 탄산화물(Ca. CO 3, Mg. CO 3)활용 기술 개발 XII. 탄산화 생성물이 환경에 미치는 영향 평가 XIII. (폐)석면(광물)의 탄산화에 의한 위해성 평가 XIV. 효소를 이용한 광물 탄산화 기술 개발 (첨부: 세부 항목의 목표 및 필요성 기술) 47

세부기술개발 항목(1/7) 1 기술명 탄산화 원료 물질(천연 광물 및 산업 폐기물&부산물)의 탄산화능 및 처리 능력 분석 목표 국내에서 사용 가능한 탄산화 원료 물질 산출 및 이산화탄소 포집능 분석 필요성 국내 천연 광물 및 산업 부산물의 정확한 생산량 및 배출량에 대한 자료 부족 천연 및 산업 부산물(폐기물)의 구성 성분을 바탕으로 한 탄산화 가능 용량 산정 필요 국내 적용 시 이산화탄소 저장 가능량 산출 2 기술명 탄산화 원료 물질 전처리 기술 개발 목표 에너지 저소비형 미립화 및 열처리 등의 전처리 기술 개발 필요성 광물 탄산화에서 탄산화 반응 촉진을 위해 원료 물질의 전처리에 많은 에너지가 소비됨. 효과적인 탄산화 반응을 촉진하기 위해 원료 물질의 미립화 및 열처리 등을 통한 반응 면적 및 반응 특성을 개 선할 수 있는 전처리 기술 개발 필요

세부기술개발 항목(2/7) 3 기술명 탄산화 반응 가속화 기술 개발 목표 광물탄산화 반응 메카니즘 규명 탄산화 반응 가속화를 위한 반응 경로 및 공정 개발 반응 가속화를 위한 CO 2 내 불순물 제어 및 첨가제 개발 필요성 기존 탄산화 반응 조건은 고온/고압에서 장시간의 반응 시간이 소요됨으로 CO 2 저장 효율 저하 저온 저압에서 단시간 반응이 완결될 수 있는 반응 용매 및 반응 기술 개발 필요 4 기술명 원료 물질 내 탄산화 유효 성분(Ca, Mg) 선택적 추출 및 정제 기술 개발 목표 산 및 염 용액을 사용하여 탄산화 반응에 유용한 성분의 선택적 추출 기술 및 이의 정제 기술 개발 필요성 광물 탄산화 기술은 처리 비용이 다른 저장 기술에 비해 많이 소비됨. 이러한 한계를 극복하고자 탄산화물의 고부가가치화가 필수적임. 탄산화 반응의 유효 성분인 Ca 또는 Mg의 선택적 추출 및 정제를 통한 탄산화물의 고순도화가 필수적임.

세부기술개발 항목(3/7) 5 기술명 제철 공정 부산물(고로, 제강 및 Ni 정련 슬래그)을 이용한 탄산화 기술 개발 목표 제철 공정 부산물을 활용한 탄산화 기술 개발 필요성 제철 공정에서 다량의 슬래그 발생 슬래그 내 포함된 Ca를 이용한 탄산화 반응 기술 개발 탄산화 물의 적용 용도 개발 6 기술명 석면 함유 폐기물의 탄산화에 의한 처리 기술 개발 목표 석면 원료 물질(건축 폐기물 및 산업 폐기물)의 탄산화 반응을 통한 석면 처리 기술 개발 탄산화에 의한 석면 무해화 입증 필요성 건축 폐기물 및 석면 함유 산업 폐기물 내 포함된 폐석면은 Mg-silicate 계열의 광물로서, 이를 처리하는 기존 의 방법으로 고형화 또는 고온 용융 처리를 통해 매립하게 되어 있으나 매립 부지의 한계 및 고가의 처리 비용 을 필요로 하는 공정임. 산업부산물을 탄산화의 원료물질로 재활용함에 따라 환경부담비 감소 및 산업경쟁력 향상효과

세부기술개발 항목(4/7) 7 기술명 각섬석 및 사문석을 이용한 천연 석면 광물의 탄산화 기술 개발 목표 마그네슘을 포함하는 천연 규산염 광물을 이용한 광물 탄산화 기술 개발 및 무해화 입증 필요성 국내 시판되는 옥 관련 제품과 석면의 원료가 되는 사문석의 무분별한 채광과 관리 소홀에 의한 광산 주변 환 경 오염이 심각 과거 석면개발과 관련된 광산 주변 광산 찌꺼기 처리를 위해 막대한 비용이 소요됨 석면을 원료로 이용하므로 환경보호와 동시에 자원 재활용 효과가 큼. 8 기술명 폐콘크리트를 이용한 탄산화 기술 개발 목표 폐콘크리트의 주성분인 수산화 칼슘을 이용한 이산화탄소 고정화(탄산화) 기술 개발 필요성 국내 폐콘크리트 발생량은 크게 증가할 것으로 예상됨. 주거환경, 지역환경 및 지구환경파괴에 대한 대책으로서 부가가치가 높고 수요가 많은 폐콘크리트의 재자원화 기술 개발 및 실용화 방안이 절실히 요구됨.

세부기술개발 항목(5/7) 9 기술명 비산재를 이용한 탄산화 기술 개발 목표 실험실에서의 연구와 기술 개발을 통해 설계 인자를 도출 pilot 시설을 통하여 full-scale 규모의 시설 설계 및 운영 인자를 도출 필요성 일반 쓰레기 소각로 (Municipal Solid Waste Incinerator, MSWI) 및 석탄을 연소하고 나온 부산물인 석탄 비산 재(coal fly ash) 등이 다량 발생함. CO 2의 발생원인 발전소등에서 많이 발생하여, 발전소에서 포집된 CO 2를 활용한 탄산화 기술 개발 필요 10 기술명 미활용 폐내화물을 이용한 탄산화 기술 개발 목표 폐내화물을 이용한 탄산화 기술 개발 필요성 제철 산업에서 발생하는 폐내화물은 Mg와 Ca으로 구성된 산화물로서, 이러한 것들 중 미립화된(~<1 mm) 폐 내화물의 경우 재사용이 어려울 뿐만 아니라 미분에 의한 환경오염을 야기하므로 이의 처리 기술 개발 필요.

세부기술개발 항목(6/7) 11 기술명 탄산화물 (Ca. CO 3, Mg. CO 3) 활용 기술 개발 목표 기존 산업체에 활용 중인 탄산화물 대체 기술 개발 고순도의 고부가 가치 탄산화물 신규 적용처 발굴 필요성 탄산화 공정의 경제성 확보를 위해 제조된 탄산화물을 산업 원료로 재사용하기 위한 적용 용도 개발 필요. 12 기술명 탄산화 생성물이 환경에 미치는 영향 평가 목표 생성물의 이용 또는 폐기 시 주변 환경에 미치는 영향 분석 및 평가 탄산화 광물의 활용 및 처분에 의한 지하수-토양 시스템의 오염 예측 및 저감 기술 개발 필요성 탄산화 생성물에서의 중금속 추출 및 포집 등 일반 환경에 노출 시 환경에 미치는 영향 산출 및 평가

세부기술개발 항목(7/7) 13 기술명 석면 함유 폐기물의 탄산화에 의한 위해성 평가 목표 생성물의 물리적, 화학적 물성 변화 분석 및 동물 실험 등을 통한 위해성 평가 필요성 석면의 탄산화에 의해 탄산화물이 됨으로서 형상 및 구조가 달라지는데 이러한 변화가 인체에 무해함을 입증. 석면 탄산화 생성물에 대한 동물 실험을 통해 석면의 탄산화에 의해 무해화됨을 입증 14 기술명 효소를 이용한 광물 탄산화 기술 개발 목표 Carbonic anhydrase를 이용한 CO 2의 전환 기술 개발 필요성 Carbonic anhydrase (CA)는 이산화탄소와의 빠른 반응으로 bicarbonate ion을 형성함. 따라서, CA를 이용하여 탄산 이온의 생성을 촉진시켜 Ca 2+ 와 탄산이온(carbonate ion) 의 반응을 촉진시켜, 보다 효율적으로 CO 2를 전환할 수 있는 기술 개발이 필요함

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