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이산화탄소 땅 밑 저장(CCS), 지열발전과 함께 영구중단될까

포항지진이 지열발전소에 의한 촉발지진으로 결론나면서 포항 영일만 일대의 이산화탄소 지중저장(CCS)실증진행에도 적색등이 켜졌다. 사진은 탄소 포집·저장을 통한 바이오 에너지 저장(Bioenergy with Carbon Capture-Storage· BECCS) 시설. [중앙포토]

포항지진이 지열발전소에 의한 촉발지진으로 결론나면서 포항 영일만 일대의 이산화탄소 지중저장(CCS)실증진행에도 적색등이 켜졌다. 사진은 탄소 포집·저장을 통한 바이오 에너지 저장(Bioenergy with Carbon Capture-Storage· BECCS) 시설. [중앙포토]

2017년 11월 15일 발생한 리히터 규모 5.4의 포항지진이 인근에 있는 포항지열발전 실증시설로 인한 ‘촉발 지진’으로 결론 났다. 이에 따라 정부가 2010년부터 추진해온 ‘이산화탄소 포집저장(CCS) 실증연구’ 에도 적신호가 켜졌다. 포항지역 시민단체를 비롯한 포항시까지 CCS 실증시설 완전 폐지를 정부에 요구하고 나섰기 때문이다.
 
이강덕 포항시장은 21일 포항시청에서 기자회견을 열고 “지진을 촉발한 지열발전소를 즉시 폐쇄하고 (해당 지역을) 원상복구 해야 한다”며 “포항 영일만 일대에 설치된 CCS 시설도 완전히 폐쇄돼야 한다”고 밝혔다. 모성은 포항지진 범시민대책본부 공동대표는 “포항지역 주민들도 같은 의견이다”며 “지난 2월 포항시 북구 50㎞ 해상에서 규모 4.1의 지진이 CCS 시설과 연관이 있는 것 아닌가 하는 불안이 커지고 있다”고 설명했다. 
 
CCS는 화석연료 등으로 인해 대량 발생하는 이산화탄소(CO2)를 포집해 땅속에 저장하거나 유용한 물질로 전환하는 기술이다. 온실가스 감축이 중요한 국가과제가 되면서 2010년 환경부·국토해양부 등 관계 부처는 합동으로 ‘국가 CCS 종합 추진계획’을 발표하고 사업을 추진했다. 당시 목표는 2020년까지 CCS 플랜트를 상용화하고 국제경쟁력을 확보하는 것으로 2013년부터는 공주대와 한국지질자원연구원 등이 관련 기술을 실증하기 위한 작업에 돌입했다.
 
스탠퍼드대와 UC버클리, CCS 위험성 두고 ‘갑론을박’
 
그러나 포항지진이 발생한 이후 CCS 실증시설은 약 1년 넘게 잠정 폐쇄된 상태다. 과연 CCS 실증시설은 지진을 유발할 수 있을까. 이에 대해서는 학계에서도 의견이 엇갈린다. 2012년 6월 미국 스탠퍼드대 마크 조백 교수 연구진이 미국립과학원회보(PNAS)에 발표한 자료에 따르면, CO2의 지중저장은 지진을 일으킬 위험이 있는 것으로 조사됐다. 연구진은 당시 “부서지기 쉬운 암석에 대량의 CO2를 주입하면 지진이 일어날 가능성이 높다”며 “특히 중·소규모의 지진이라도 탄소 저장고의 밀봉 상태가 위협받게 된다”고 경고한 바 있다.
 
2012년 조백 스탠펀드대 교수 연구진이 미국 중부와 동부, 캐나다 남동부에서 발생한 지진과 피해를 기록한 것.(위) 붉은 점들은 저수지로 인한 지진 발생 지역을 나타낸다. 아래는 남아시아와 동아시아의 지진과 저수지에 의한 지진 발생지를 나타낸 것. [그래픽제공=미국립과학원회보]

2012년 조백 스탠펀드대 교수 연구진이 미국 중부와 동부, 캐나다 남동부에서 발생한 지진과 피해를 기록한 것.(위) 붉은 점들은 저수지로 인한 지진 발생 지역을 나타낸다. 아래는 남아시아와 동아시아의 지진과 저수지에 의한 지진 발생지를 나타낸 것. [그래픽제공=미국립과학원회보]

그러나 논문이 발표된 지 3년 후인 2015년, 미국 UC버클리대 소속 과학자들은 “CCS가 대규모 지진을 발생시키는 것으로는 보이지 않는다”며 스탠퍼드대의 주장을 정면으로 반박하는 논문을 냈다. 당시 갑론을박이 수차례 오간 끝에 두 연구진은 “CCS의 경우 유체의 주입 압력을 조절하는 것이 관건”이라는 유사한 결과를 발표했고 이후 논쟁은 마무리됐다.
 
포항의 경우 상황이 다르다는 주장도 있다. 권이균 공주대 지질환경과학과 교수는 “지하 약 3~4㎞까지 파이프를 연결해 지반을 파쇄하고 고압의 물을 주입하는 지열발전과 CCS 시설은 규모가 근본적으로 다르다”며 “원래 ‘준고화상태’로 지반이 상대적으로 무른 지하 약 800m까지만 CO2를 주입해 기존 지하에 흐르던 물에 녹이는 만큼 원리에도 차이가 있다”고 밝혔다.
 
지열발전소가 3~4km 지점까지 주입정을 연결하는 것과 달리 CCS는 800m까지 파이프를 연결한다. 깊이의 차이다. 지열발전소가 생산된 물을 뽑아올리고, 증기로 터빈을 돌리는 것과 CO2를 저류층에 저장해 추출 필요가 없는 것도 차이다. [그래픽제공=연합뉴스]

지열발전소가 3~4km 지점까지 주입정을 연결하는 것과 달리 CCS는 800m까지 파이프를 연결한다. 깊이의 차이다. 지열발전소가 생산된 물을 뽑아올리고, 증기로 터빈을 돌리는 것과 CO2를 저류층에 저장해 추출 필요가 없는 것도 차이다. [그래픽제공=연합뉴스]

권이균 교수는 또 “CCS 실증시설을 짓기 전 물리탐사와 시추조사를 진행한 결과, 포항 시설 아래에는 활성단층이 확인되지 않았다”며 “인근 지역에 분포하는 기존 단층대와도 5~8㎞나 떨어져 있다”고 밝혔다. 이 때문에 CO2 주입 실증을 시작한 이후 규모 2.0 이상의 지진은 인근 수 킬로미터 내에서 단 한 차례도 발생하지 않았다는 게 그의 설명이다.
 
학회 차원서 연구단 조직, 지진과 연관성 조사 중 
 
강정웅 산업통상자원부 에너지혁신정책과 사무관은 “포항지진 이후 자체조사단이 꾸려져 지진 발생 영향성·안전성 조사를 했다”며 “당시 포항지진과 연관은 없다는 결과가 나왔지만, 자체 조사인 만큼 신뢰도를 높이기 위해 한국지구물리·물리탐사학회 차원에서 별도의 연구단을 꾸렸다”고 설명했다. 지난해 12월 조사를 시작한 연구단은 올해 4월이면 임무를 마무리하게 된다. 특히 조사단에는 2012년 관련 논문을 발표하며 보수적 입장을 보인 조백 스탠퍼드대 교수도 포함돼, 면밀한 조사가 진행 중인 것으로 확인됐다.
 
한편 권이균 교수는 “CCS는 노르웨이·호주·미국·캐나다 등 국가에서도 온실가스 저감을 위해 상용화돼 있다”며 “포항 지역주민의 우려가 커지고 있는 만큼 추가 실증은 해외 연구 등 다양한 방식으로 진행을 검토 중이다”고 밝혔다. CCS와 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술까지 상용화할 경우, 정부가 추산한 CO2 감축량은 2030년 기준 연간 약 1000만t이다.
 
허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr
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