산업부산물의 칼슘이온을 이용한 CO2 고정화 방안에 관한 실험적 연구

Abstract

현재, 지구온난화로 인한 이상기후 및 자연재해 발생률이 급격히 증가하고 있다. 이러한 지구온난화의 가장 큰 원인 중 하나는 인류의 화석연료 사용에 의한 대기 중의 이산화탄소 배출량 증가로 사료되고 있다. 따라서 대기 중의 이산화탄소 농도를 저감하기 위한 연구가 활발한 실정이다.

이러한 배경 아래, 본 연구에서는 매년 그 발생량이 증가하고 있는 산업부산물인 고로슬래그 미분말, 제강환원슬래그 미분말, 폐콘크리트와 폐석고 미분말에 풍부한 Ca이온을 이용하여 이산화탄소를 주입 및 반응시키는 화학 실험을 바탕으로 CO2 저감 대책과 화학적 반응 생성물인 CaCO3의 생성으로 이산화탄소의 고정화 및 고정량에 대한 평가를 통하여 이산화탄소 저감에 대한 기초적 연구 자료를 제공하고자 한다.

본 연구에서는 산업부산물 수용액과 이산화탄소의 습식탄산화 반응 실험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

1. 습식탄산화에 의한 산업부산물 수용액과 이산화탄소의 반응 침전물의 성분분석결과 폐콘크리트 미분말와 폐석고미분말의 경우 순수한 CaCO3가 생성되었다. 그러나 고로슬래그와 환원슬래그미분말의 경우 Al(OH)3가 생성되어 순수한 탄산칼슘을 얻을 수 없었으며 이에 따른 해결 방안 모색도 추후에 필요하다고 판단된다.

2. Ca2+이온 용출량 변화를 분석한 결과 폐콘크리트와 폐석고에서 용출되는 칼슘 이온양이 가장 많은 용출양을 보였으며 이에 따른 탄산화 결과 또한 더 많은 양의 탄산칼슘이 생성되는 것을 알 수 있었다. 이 결과 Ca2+용출량이 탄산화에 의한 탄산칼슘의 생성효율에 큰 영향을 주는 것으로 판단된다.

3. 습식탄산화 반응에 따른 이산화탄소 고정량 분석 결과 가장 많은 Ca2+이온이 검출된 폐콘크리트 25g을 24시간 교반한 수용액 250ml을 탄산화반응을 통하여 0.139g의 이산화탄소를 고정하였다. 본 실험결과를 근거로 하여 매년 발생되는 국내 주요 산업부산물을 이용하여 25만톤의 CO2를 고정화 할 수 있을 것으로 예상한다.

4. 이상의 결과로부터 산업부산물 수용액과 CO2 가스와의 습식탄산화반응을 통해 CO2 고정, 흡수를 할 수 있는 동시에 탄산칼슘을 생성 할 수 있는 것으로 확인되었다. 이 같은 결과를 바탕으로 향후 산업부산물을 이용하여 CO2 가스 저장기술 개발과 고정된 탄산염을 이용하여 부가가치 산업 창출에 있어 기초자료가 될 것으로 판단된다.