온실가스의 대기 방출에 기인된 지구온난화는 범세계적인 주요 문제로 다루어지고 있으며, 이에 대한 많은 대책 중의 하나로 광물탄산화가 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 다양한 조건에서 경량 기포콘크리트를 이용한 광물탄산화 실험을 수행하여 이들의 탄산화 재료로써의 가능성을 파악코자 하였다. 경량 기포콘 크리트는 광물탄산화의 주요성분인 CaO의 함량이 약 27wt.%에 달하여 탄산화를 위한 유망한 재료로 간주 할 수 있다. 이 함량 모두가 광물탄산화에 참여한다는 가정 하에 계산된 CaCO3 함량은 약 40wt.%이다. 경량 기포콘크리트로부터 광물탄산화 반응의 최적 조건은 단일상의 방해석이 형성된 고액비 0.01, 반응시간 180 분이며, 그리고 단일상 여부와 무관하게 즉 방해석과 바테라이트가 공존하는 경우, 고액비 0.06, 반응시간 180 분인 것으로 확인된다. 고액비 0.06이상인 경우, 방해석과 더불어 바테라이트가 공존하였으며, 이는 광물탄산화에 따라 초기에 형성된 바테라이트가 점차 방해석으로 상전이 된 데 반하여 후기에 형성된 바테라이트는 반응 종료 시까지 방해석으로 상전이 되지 못한데 원인이 있는 것으로 해석된다.

1급 발암물질로 지정된 석면은 과거 단열 및 건축자재로 활용이 되었다. 최근 석면이 함유된 건설 폐기물 등을 철거 및 처분하는 방법들이 많이 보고가 되고 있으나, 이를 처리하기 위한 방법들은 비교적 고온을 필요로 하는 에너지 다소비 공정이라는 단점이 존재한다. 산을 활용한 석면함유물질의 처리방법은 환경적인 부분의 2차 문제를 발생시킬 수 있다는 단점이 존재하며, 고온을 활용한 방법에 비교하여 완전 무해화에 대한 효율이 현저히 낮다는 단점이 존재한다. 석면 함유 폐기물의 다른 처리방법으로는 매립이 대표적이라고 할 수 있으나, 철거된 석면 물질들이 매립을 위해 이송되는 과정에서 비산될 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 앞서 언급한 석면처리 기술의 단점들을 보완할 수 있는 저에너지 소비 형태의 석면처리 방법을 연구하였다. 연구방법으로는 최근 화두가 되고 있는 이산화탄소 저장 및 활용(CCUS) 기법을 적용하여 석면을 포함한 폐기물의 표면을 탄산염의 형태로 전환하여, 석면의 이송과정에서 2차 비산을 막고 저에너지 소비 형태의 공정을 적용함으로써 경제성을 극복하고자 하였다. 연구결과 석면에 포함된 다양한 금속양이온은 상온, 상압의 조건에서 탄산염으로 형성이 되는 것을 확인하였으며, 형성된 탄산염은 석면폐기물의 표면에서 결정이 성장하여 석면을 코팅하는 효과가 있음을 나타내었다. 하지만 폐기물내 존재하는 금속양이온은 농도가 낮기 때문에 표면의 완전코팅을 위한 방편으로 건설폐기물의 침출수를 가정한 높은 pH의 칼슘함유 폐수를 투입하는 연구를 수행하였다. 2차 실험의 결과 칼슘이온은 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘의 형태로 전환이 되었으며, 투입된 폐수의 pH는 약 8.7의 값을 나타내어 폐수와 석면을 동시에 처리할 수 있는 가능성을 보였다. 생성된 탄산칼슘은 폐기물의 표면에서 결정이 성장하여 폐기물의 표면이 완전 코팅이 되었음을 알 수 있었다. 그러므로 본 연구에서 적용한 탄소광물화기법을 활용한 석면폐기물의 처분방법은 저비용으로 석면 함유 폐기물을 안정적으로 처리할 수 있는 가능성을 보여주었으며, pH가 높은 폐수를 중화하여 배출할 수 있는 추가적인 경제성을 지니는 결과를 보였다고 사료된다. 따라서 본 연구는 새로운 기법의 석면처리방법을 제시함으로써 추가적인 연구수행을 통하여 국내 석면 폐기물과 폐수, 이산화탄소를 동시에 처리할 수 있는 새로운 방향을 제시한다는 것에 의의가 있음을 알 수 있다.

해수면 상승과 같은 이상 증후는 지구온난화로 인해 발생되는 것으로 해석되고 있으며, 온실가스 중의 이산화탄소 양의 증가가 지구온난화의 주된 원인으로 여겨지고 있다. 이산화탄소를 저감하기 위한 노력으로 이산화탄소 포집, 저장 및 전환과 같은 다양한 방면의 연구 및 실증이 행해지고 있다. 광물탄산화법은 Ca- 혹은 Mg- 실리케이트 광물들이 오랜 시간동안 이산화탄소와 반응하여 탄산염 광물로 전환되는 자연 풍화작용을 모방한 방법이다. 그러므로 Ca 혹은 Mg과 같은 2가 양이온을 포함하는 천연광물 뿐만아니라 산업부산물을 출발 물질로 사용한 연구 또한 폭넓게 진행되고 있다. 본 연구에서는 황갈색의 배연탈황석고를 이용하여 탄산화반응을 적용하였다. 배연 탈황석고는 화력발전소에서 황산화가스 제거를 위한 시스템에서 발생되는 부산물이다. 암모니아수를 이용한 배연탈황석고 탄산화반응의 주된 생성물은 출발 물질인 배연탈황석고의 불순물들을 그대로 포함한 탄산칼슘과 상대적으로 순도가 높은 황안이다. 물에서 높은 용해도를 갖는 황안은 용액으로 회수되기 때문에 상대적으로 높은 순도를 보이는 것으로 추정된다. 본 연구에서는 고순도 탄산칼슘 합성 가능성을 확인하기 위해 직접 탄산화법을 이용하여 탄산칼슘이 결정화 되기 전인 유도시간을 이용하였다. 이산화탄소 양과 암모니아 수용액의 농도 비를 이용하여 탄산칼슘 결정화 시간을 조절하는 것이다. 이와 같이 탄산칼슘이 용액으로 상당 시간 존재할 수 있는 이유는 이산화탄소 양에 비해 암모니아 양이 과량으로 존재할 때 생성되는 카르바메이트(carbamate, CO2NH2-) 때문으로 유추되었다. 카르바메이트는 탄산염 혹은 중탄산염 이온보다 반응성이 낮으므로 탄산칼슘으로 과포화된 용액에서 탄산칼슘의 결정화를 지연시키는 역할을 하는 것이다. 이러한 탄산칼슘으로 과포화된 용액을 여과 분리하여 결정화 과정을 진행한 결과 둥근 형태의 바테라이트 형상의 고순도 탄산칼슘이 형성되었다.

파리기후변화 협약이후, 대한민국은 BAU대비 2030년 37%의 이산화탄소를 감축하는 목표를 설정하였다. 하지만 국내의 실정을 고려하였을 때, 37%의 이산화탄소를 감축하기 위해서는 현재진행중인 이산화탄소 감축 기술을 적용하기에는 한계점이 존재한다. 따라서 기존에 진행된 이산화탄소 포집 및 저장과 신재생에너지를 적용한 이산화탄소 저감을 실행하기 전에 이를 완화하기 위한 대응기술의 적용이 요구되는 상황이다. 이산화탄소저감 대응기술은 여러 가지가 존재하고 있지만, 2016년 정부 부처간 협약된 결과를 고려하면 탄소광물화는 이산화탄소를 저감하기 위한 완화대응기술이라고 할 수 있다. 하지만 현재까지 국내에서 개발된 대부분의 기술은 고농도(80% 이상)의 이산화탄소를 이용한 탄소광물화의 연구들이 대부분이기 때문에 실제 산업에서 배출되는 저농도 이산화탄소(5~20%)를 이용한 연구는 거의 전무한 상태이다. 고농도의 이산화탄소를 이용한 탄소광물화는 반응속도가 매우 빠르다는 장점이 있지만, 저농도의 이산화탄소를 농축하기 위한 추가공정(Carbon Capture)이 필요하다는 것이 단점이다. 따라서 본 연구에서는 저농도의 이산화탄소를 농축공정이 필요없는 연구로 반응촉매제(용매)를 사용하여 산업에서 배출되는 소각재 및 폐자원을 이용한 연구를 수행하였다. 수행결과 이산화탄소의 빠른 전환을 촉진하기 위해 사용된 용매는 고농도 이산화탄소를 사용한 경우보다 반응속도가 매우 빠르다는 것을 확인하였으며, 현재 매립처리를 하고 있는 폐기물을 재순환하여 산업 등에 활용 할 수 있는 가능성을 확인하였다.