지구온난화가 빠르게 진행됨에 따라 이산화탄소(CO2)의 포집과 저장기술(CCS, Carbon dioxide capture and storage)은 전세계적으로 관심이 집중되고 있다. 전문가들은 CCS기술이 2050년 50%의 CO2감축량 중 20% 정도를 차지할 것으로 전망하고 있다. 우리나라 역시 국가 중기(2020) 온실가스 감축 시나리오에서 CCS기술을 핵심포인트 기술의 하나로 선정하고 있다. CCS 기술은 화석연료 사용에 따라 발생된 CO2를 분리하고 회수하는 포집과 포집된 CO2를 저장소까지 이동하는 수송기술 및 수송된 CO2를 지중 또는 해양에 주입하여 격리시키고 감시하는 과정으로 구분할 수 있다. CCS 처리의 전체 비용 중에서 CO2포집비용이 75∼85%를 차지하고 있어, 저비용 포집공정이 CCS 기술 상용화에 매우 중요한 과제가 되고 있다. CO2포집기술 중, 연소 후 포집기술은 상용화 단계에 근접한 수준까지 발전할 정도로 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. 특히 액상 흡수제를 이용한 화학흡수법은 대량의 가스를 처리할 수 있다는 장점으로 인해 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. 현재 상용화되어 있는 화학흡수제로는 MEA(monoethanol amine)와 같은 아민(amine) 계열의 용매가 대표적이며, 이들은 CO2와 결합력이 매우 강하여 빠른 흡수속도를 가지는 장점이 있지만 흡수된 CO2를 분리하기 위하여 많은 에너지가 소비되고, 화학 부반응에 의한 흡수제의 손실, 흡수제에 의한 장치부식 등의 단점도 있다. 따라서 이를 보완할 수 있는 흡수제의 개발이 필요하다. 현재 차세대 흡수제로서 페놀레이트(phenolate)계, 설포네이트(sulfonate)계 및 이미다졸(imidazol)계 등을 바탕으로 하는 이온성 액체에 대한 연구가 폭넓게 수행되고 있다. 이와 함께 포집된 CO2를 메탄올, 포름산, CO, 에틸렌 등으로 전환시켜 재활용하고자 하는 연구도 활발하게 진행되고 있지만 포집된 CO2의 처분 또는 재활용에 대한 연구는 여전히 초보적인 수준에 머물고 있다. 본 연구에서는 고농도의 나트륨 이온(Na+)을 함유하는 알카리 폐액이나 농축해수를 포집을 위한 액상흡수제로 활용하는 자원회수형 화학흡수법의 적정 조건과 효율성을 검토하였다. 본 연구의 핵심기술은 Na+이온과 CO2를 반응시켜 중탄산나트륨(NaHCO3)으로 회수하는 암모니아-소다법(솔베이법)으로, 다음 반응식에 따라 CO2를 흡수하고 흡수된 CO2를 NaHCO3로 전환시켜 침전시킨다. CO2(g) + NH4OH(aq) → NH4HCO3(aq) (1) Na+(aq) + NH4HCO3(aq) → NaHCO3(s) + NH4+ (2) 솔베이반응은 반응촉매인 암모니아 농도(반응식 1)와 흡수액 중의 Na 농도(반응식 2)에 전적으로 지배를 받았다. 암모니아 농도가 높을수록 반응 (1)에 의한 CO2 흡수속도가 빨라져 NH4HCO3 농도가 높아졌으며, 이로 인해 반응 (2)가 촉진되어 흡수된 CO2가 NaHCO3로 변환, 침전되는 속도 및 양이 증가하였다. 최적의 암모니아 촉매농도는 5% 정도였으며, NaHCO3 침전반응을 일으킬 수 있는 Na 최소농도는 23,000 mg/L였다. 흡수액 중의 Na 농도가 증가할수록 CO2 흡수율과 NaHCO3 침전량은 증가하였다. 이 공정에서 회수된 NaHCO3 침전물은 정제과정을 거칠 경우 탈황제 등으로 활용할 수 있다.