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사막 생태계는 오랫동안 생물학적으로 비활성적이고 비생산적인 땅으로 잘못 인식돼 왔다. 하지만 최근 연구들은 지구 육지 면적의 약 33%를 차지하는 사막이 기후변화를 완화시키는 전략에 있어 필수적인 역할을 할 수 있음을 강조하고 있다. 즉, 온실가스 포집 저장(CCS)를 수행할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있다는 것이다. 중국 신장위구르 생태지리연구소와 사우디아라비아 킹 칼리드 대학 등의 연구팀이 최근 '생물학 리뷰즈(Biological Reviews)' 저널에 발표한 논문에서 이 문제를 상세히 다루고 있다. ◇사막 CCS의 과학적 가능성 사막이 CCS에 유용하다고 평가받는 핵심적인 과학적 이유는 저장소에 적합한 지질학적 특성과 생태계의 고유한 탄소 순환 메커니즘에 있다. CCS는 주로 고정된 배출원에서 CO2를 포집해 안전하게 지하에 저장하는 방법인데, 사막 지역은 이러한 저장소로 효율적일 수 있다. 사막 아래에는 종종 깊은 염수 대수층(deep saline aquifers)과 고갈된 석유 및 가스 저장소와 같은 적절한 지질학적 구조가 존재하기 때문이다. 이는 CO2를 안전하게 지하에 주입하고 장기간 보관하는 데 필요한 조건을 제공한다. 자연적 탄소 광물화(mineralization)도 일어날 수 있다. 사막은 유기물 함량이 낮지만, 그 건조한 조건 덕분에 탄소가 분해되는 속도가 느려 장기간 보존이 용이하다. 특히 사막 토양은 CO2와 화학적으로 반응해 안정적인 형태(탄산염)로 변환할 수 있는 광물을 포함하고 있다. 의도적인 개입을 통해 이 자연적인 광물화 과정을 촉진하는 것은 사막 환경에서 장기적인 탄소 저장의 실행 가능한 방법이 될 수 있다. 사막의 특성을 활용한 새로운 기술들도 주목받고 있다. 강화된 풍화작용 (enhanced weathering)의 경우 현무암이나 감람석과 같은 규산염이 풍부한 암석 가루를 미세하게 분쇄해 사막 토양에 살포하면 대기 중 CO2를 안정적인 탄산염 광물이 만들어진 화학 반응이 가속화된다. 이는 수천 년 규모의 장기적인 탄소 저장을 가능하게 한다. 사막에서 해조류를 재배한 다음 수확해서 땅속에 묻는 것도 탄소 격리의 방법이 될 수 있다. 염수나 해수를 이용해 얕은 연못에서 해조류 혹은 염생식물을 재배할 경우 높은 태양 복사열 아래에서 뛰어난 광합성 속도로 CO2를 포집할 수 있다. 수확된 바이오매스는 매립하거나 바이오 숯으로 변환해 장기 저장할 수 있는데, ㏊당 연간 최대 15~40톤의 CO2를 포집할 수 있는 고밀도 포집 잠재력을 가진다. 이와 함께 사막에 대규모 태양광 패널을 설치하고 그 아래에 식물을 재배하는 영농형 태양광 도입도 가능하다. 패널 아래 그늘에는 가뭄에 강하거나 질소 고정 식물을 심어 토양 안정성을 개선하고, 식물을 통한 탄소 격리를 촉진할 수 있다. 사막 지역의 태양광 패널 아래 식생은 식물 종과 토양 조건에 따라 ㏊ 당 연간 2~5톤의 CO2를 포집할 수 있다. ◇경제성 확보 등 해결해야 할 과제도 사막 CCS는 과학적 잠재력이 크지만, 실제 구현에는 비용 효율성과 환경적 제약을 극복해야 한다. 먼저 경제적 타당성 측면에서 볼 때, CCS 프로젝트는 상당한 초기 투자를 필요로 하는데, 경제적 생존력은 탄소 가격 책정 메커니즘, 정부 인센티브, 탄소 포집 기술 비용 등 여러 요인에 의해 좌우된다. 사막 지역은 풍부한 태양광을 활용해 태양광 발전과 같은 신재생 에너지원을 이용함으로써 포집 공정이나 기타 CCS 운영에 필요한 에너지를 조달해 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 사막 CCS 프로젝트는 탄소 상쇄(carbon offsetting) 기회를 제공해 배출 기업들이 배출량을 상쇄할 수 있게 함으로써 경제적 유인을 창출한다. CCS 이니셔티브는 일자리 창출, 인프라 개발, 재생 에너지 배치를 통해 사막 지역의 경제 성장도 촉진할 수 있다. 하지만 물 부족 문제는 뛰어넘어야 할 가장 큰 제약이다. CO2 포집 기술은 물 집약적일 수 있으며, CCS 기술의 물 발자국은 CO2 포집 톤당 0.74㎥에서 최대 575㎥까지 다양하게 나타난다. CCS 운영을 위한 지속가능한 수자원 확보가 중요한 난관이다. 당장 사막이기 때문에 물을 구하는 게 쉽지 않다. 또한, CCS 인프라 구축에는 높은 에너지 소비가 수반되므로, 신재생 에너지원의 활용이 필수적이다. 강화된 풍화작용을 위해 암석을 분쇄하고 운송하는 데 높은 에너지 비용이 들어간다. ◇국토 좁은 한국에는 전략적 기회: 국제 협력 모델 한국처럼 국토가 좁아 국내에 대규모 CCS 시설을 구축할 공간이 제한적인 국가에게 사막 지역의 CCS 잠재력은 전략적인 협력 기회를 제공한다. 사막은 넓은 공간과 CCS 인프라 구축에 적합한 지질학적 특징을 제공하므로, 한국은 사막 국가와 협력해 CCS 사업을 추진하고, 그 결과로 발생하는 탄소 감축 성과나 배출권을 확보하는 방안을 강구할 수 있다. 사막 CCS 프로젝트를 통해 얻는 탄소 상쇄는 국제 사회가 파리 기후 협정에 따른 지구 온난화 제한 및 탄소 중립(Net-Zero) 목표를 달성하는 데 기여한다. 한국의 기업이나 정부가 사막 국가에 CCS 기술(예: 태양광 기반 포집 시스템)을 투자하고 구축할 경우 다양한 이점을 가진다. ▶감축 성과 확보: 사막 지역의 CCS 프로젝트는 기업들에게 배출량을 상쇄할 수 있는 탄소 상쇄 기회를 제공한다. ▶기술 혁신 촉진: 혹독한 사막 환경에서 CCS를 개발하는 과정은 탄소 포집, 저장 및 활용 기술의 혁신을 주도할 수 있다. ▶지속 가능한 개발 지원: 이러한 이니셔티브는 국제 협력 및 지식 교환을 촉진해 사막 국가의 지속 가능한 개발 목표 달성(예: 일자리 창출 및 인프라 개발)을 지원할 수 있다. 결론적으로, 한국은 탄소 저감 기술 및 자본을 제공하고, 사막 국가는 광활한 토지와 지질학적 저장 공간을 제공하는 형태의 국제 협력 모델이 가능하다. 이 모델은 양측 모두에게 기후 변화 완화와 경제적 이익을 가져다줄 수 있는 유망한 미래 전략으로 평가할 수 있다. 강찬수 기후환경 전문기자 kcs25@ekn.kr





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