산업혁명 이후 대기 중의 온실가스 중 하나인 이산화탄소가 증가하면서 전세계적으로 지구온난화가 화두되고 있다. 이산화탄소 저감기술인 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술은 이산화탄소를 포집 후 저장하는 기술로 저장의 한계에 따라 CCU(Carbon Capture and Utilization) 기술이 각광받고 있다. CCU는 이산화탄소를 이온화 하여 무기 혹은 유기재료로 전환이 가능하다. 폐기물의 금속이온을 이용하여 화학적으로 무기탄산화가 가능하며, 폐기물과 이산화탄소를 동시에 처리할 수 있다는 이점이 있다. 본 연구에서는 최종산물을 탄산칼슘을 생성하는 것이며, 탄산칼슘의 수율을 증대시키기 위해서는 폐기물 내의 칼슘 이온의 추출효율을 올리는 것이 중요하다. 하지만 용매를 이용할 경우 칼슘이온 외에 다른 이온들도 같이 추출되면서 탄산칼슘의 순도를 떨어뜨린다. 이에 최종생성물의 순도를 높이기 위하여 칼슘이온만 선택적으로 추출하기 위해 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 폐기물은 탈황석고와 폐시멘트를 이용하였으며, 칼슘이온을 선택적으로 추출한 샘플을 이용하여 탄산화반응을 통하여 탄산칼슘을 생성하였다. 생성된 탄산칼슘은 XRD (X-ray diffraction analyzer(Ultima Ⅳ))와 FE-SEM(Field emission scanning electron microscope, JEOL-7800)를 통하여 결정구조를 분석하였다.

현대 사회에 이르러서는 지구 온난화는 사회적, 과학적 문제만이 아닌, 학제적인(interdisciplinary) 관심을 필요로 하는 분야가 되었다. 여러 온실가스 감축안에서 탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS)은 미래 지구온난화 억지 방안으로 제시되었으며, 그 제안은 현재 좀 더 논의가 진전되어 탄소 포집 자원화(Carbon Capture and Utilization) 기술이 제시되기에 이르렀다. 현재 세계 각지에서 연구되고 있는 CCU 기술 중 주목받고 있는 이산화탄소 습식흡수 및 탄산화 공정은, 공정 내 탈거 에너지를 대폭으로 줄인다는 점에서 가장 연구가치가 있는 분야 중 하나일 것이다. 본 연구에서는 이 CCU, 탄산화 공정에서의 산물인 탄산염의 생산을 좀 더 고부가가치화 시키는 의도에서 진행되었다. 탄산화 공정의 주된 산물은 탄산칼슘인데, 이 탄산칼슘은 세 가지의 Polymorph(aragonite, vaterite, calcite)형태로 결정화된다. 이 Polymorph들 중 calcite를 제외한 두 결정형은 시장에서의 가치가 높은 형태로, 본 연구는 탄소 포집 자원화의 탄산화 공정, 더 세부적으로 탄산칼슘의 결정화 과정에서 Aragonite와 Vaterite의 선택성을 높이기 위해 진행되었다. 주요 실험의 변인은 다음과 같다. 마그네슘 이온의 농도, 엄밀히는 마그네슘 이온과 탄산화에 사용되는 칼슘 이온의 비를 조절하여 탄산화 결정화 구조를 관찰한다. 이때, 사용되는 음이온은 습식 흡수제(MonoEthanolAmine, DiEthanolAmine, MethylDiEthanolAmine)에 흡수된 이산화탄소의 음이온 형태(Carbamate, Carbonate, Bicarbonate)로 하고, 마그네슘 농도는 무게비로 1퍼센트 포인트(1 wt%p) 간격으로 충분한 농도의 칼슘이온 비(20 wt%)까지(0 wt%Mg2+ ~ 20 wt%Mg2+) 조절하였고, 이후 결정화 구조는 X-ray diffraction과 Scanning Electron Microscopy로 관찰하였다.