우리 연구실의 이준범 박사가 제1저자로 작성 논문이 지구화학 분야의 저널 Applied Geochemistry에 게재되었습니다.

논문 제목은 "Enhanced mineral carbonation of CO2 in basalt using circulating fluidized bed combustion fly ash"입니다.

본 연구는 순환유동층(CFBC) 발전소에서 발생하는 석탄재를 활용하여 현무암 기반 CO2 광물탄산화(mineral carbonation) 효율을 향상시키는 기술을 제시한 연구입니다. 현무암은 Ca, Mg 등 탄산염을 형성할 수 있는 원소를 풍부하게 포함하고 있어 장기적인 CO2 지중저장에 유망한 지층으로 주목받고 있습니다. 그러나 실제 광물탄산화 과정에서는 반응성 Ca의 용출이 제한적이어서 탄산염 생성 효율이 낮다는 한계가 있습니다. 본 연구에서는 Ca이 풍부한 CFBC 비산재를 외부 칼슘 공급원으로 활용하여 이러한 한계를 극복하고자 하였습니다.

현무암 단독 시스템과 CFBC 비산재를 첨가한 시스템을 비교하기 위해 12일간의 배치 탄산화 실험을 수행하고, XRD, TGA, 및 동위원소 분석을 통해 탄산염 생성 특성을 평가하였습니다. 실험 결과, 현무암 단독 조건에서는 탄산염 생성이 거의 확인되지 않았으나, CFBC 비산재를 첨가한 경우 반응성 Ca의 공급으로 인해 CaCO3 생성이 확인되었으며, 이는 CFBC 비산재가 현무암 광물탄산화에서 효과적인 칼슘 공급원으로 작용하여 CO2의 고정화를 촉진할 수 있음을 보여줍니다.

또한 PHREEQC 기반 지구화학 모델링을 통해 광물탄산화 반응을 지배하는 주요 인자를 분석하였습니다. 모델링 결과, CFBC 비산재의 첨가는 CaCO3 포화지수를 크게 증가시켜 탄산염 생성 가능성을 향상시키는 반면, CO2 압력이 증가할수록 pH 감소와 탄산 종의 변화로 인해 방해석의 안정성이 감소하는 것으로 나타났습니다. 이를 통해 광물탄산화는 단순히 CO2 농도뿐 아니라 Ca 공급과 용액의 지구화학적 조건에 의해 함께 제어된다는 점을 규명하였습니다.

본 연구는 산업 부산물인 CFBC 비산재를 CO2 지중저장 기술과 연계하여 활용할 수 있는 가능성을 제시하였으며, 자원순환과 탄소중립을 동시에 실현할 수 있는 광물탄산화 기술 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.

 



DOI: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2026.106975

이준범 박사의 논문 게재를 축하드리며, 앞으로의 지속적인 연구 성과도 기대하겠습니다.