메탄 하이드레잇

경상북도 울릉군 독도 인근의 해저에서 불타는 얼음이라 불리는 메탄 하이드레이트에서 추출된 천연가스를 가스 저장선에 저장하는 데 성공했다. 그동안 일부 국가에서 메탄 하이드레이트에서 미세한 불꽃을 확인한 일은 있으나 파이프라인을 통해 선박에 저장할 만큼 막대한 양이 나온 것은 이번이 처음이다.

이번에 천연가스를 추출한 메탄 하이드레이트층은 1,000미터 해저의 지하 약 100미터에 자리잡은 것으로 알려졌다. 그동안 메탄 하이드레이트 기반 천연가스는 일반 천연가스에 견줘 경제성이 떨어지는 것으로 여겨졌다. 하지만 독도 인근의 메탄 하이드레이트층은 채굴에 적합한 환경에 양질의 가스층을 보유해 경제성도 있는 것으로 평가받는다.

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메탄 하이드레이트가 가득 묻혀 있는 독도 부근

메탄 하이드레이트는 바닷속 깊은 곳에 있는 '불타는 얼음'이에요. 메탄 하이드레이트는 바닷속 미생물이 썩어서 생긴 퇴적층에 메탄가스, 천연가스 등과 물이 높은 압력에 의해 얼어붙은 고체 연료라고 할 수 있어요. 다시 말하면 높은 압력과 낮은 온도에서 만들어진 메탄의 가스 분자가 물분자 속에 밀폐되어 있는 것이지요.

마치 아이스크림을 보관할 때 사용하는 드라이아이스와 비슷하게 보여요. 차이가 있다면 드라이아이스는 불에 타지 않지만 메탄 하이드레이트에 불을 붙이면 활활 타오른다는 거예요. 이것은 높은 압력과 낮은 기온 때문에 물 분자 안에 갇혀 있던 메탄가스가 나오며 연소되는 현상이에요.

대개 기체가 고체로 바뀌면 160~200배로 압축된다고 하니 메탄 하이드레이트 1리터에는 최대 200리터의 가스가 들어 있는 셈이에요. 메탄 하이드레이트 속에는 가스 체적의 170배에 해당하는 메탄가스가 함유되어 있어요. 메탄 하이드레이트는 미국 알래스카 주, 러시아의 시베리아, 극지방 등 추운 지역과 깊은 바닷속에 있어요. 이런 메탄 하이드레이트 전체의 양을 천연가스로 환산해 보면 현재 인류가 사용하는 에너지를 기준으로 500년이나 사용할 수 있는 양이랍니다.

메탄 하이드레이트는 매장량이 엄청나고 이산화탄소 발생량도 적은 맑고 깨끗한 에너지예요. 하지만 고체에서 가스를 분리하는 게 어렵기 때문에 실용화되기가 쉽지 않아요. 기술이 있더라도 비용이 많이 들지요. 게다가 메탄가스를 얻는 과정에서 자칫 메탄이 폭발한다면 심각한 환경 오염을 일으키거나 생태계에 치명적인 위협이 될 수 있어요.

그렇다면 메탄 하이드레이트를 어떻게 이용해야 좋을까요? 이에 대한 해법은 놀랍게도 이산화탄소에서 나왔어요. 메탄가스와 분자 구조가 비슷한 이산화탄소를 메탄 하이드레이트 옆에 갖다 대면 얼음 속 메탄이 빠져나와 그 자리에 이산화탄소가 대신 들어가는 원리를 이용하는 거예요. 온실가스는 없애고 맑고 깨끗한 에너지를 얻는 획기적인 방법이지요.

더욱이 자동차가 배출하는 이산화탄소를 모을 수만 있다면 정말 이상적일 거예요. 하지만 안타깝게도 자동차에서 나오는 이산화탄소를 효과적으로 모을 방법이 아직은 없답니다.

지금 당장은 동해의 메탄 하이드레이트를 개발할 수는 없겠지만 우리나라 바다 밑에 미래의 에너지원이 그득하다는 게 정말 든든하지요? 석유 한 방울 나지 않는 에너지 빈곤에서 벗어나 국산 연료를 쓸 수 있을 테니까요.

출처: 네이버 지식백과 재미있는 미래 과학 이야기 메탄 하이드레이트 - 독도 해저는 거대 에너지원 (, 2013. 12. 10., 김수병, 유남영, 이광형)

 

영구동토나 심해저의 0 ℃이하의 저온 약 30기압이상의 고압상태에서 물과 결합해 형성된 고체 에너지원. 모양이 드라이아이스와 비슷하며 불을 붙이면 타는 성질을 가지고 있어 불타는 얼음(Burning Ice)이라고도 불린다. 따라서 메탄 하이드레이트는 압력이 높고 온도가 낮은 대륙 가장자리의 바다 속이나 남극과 알라스카 등 영구동토의 지하에 많은 양이 매장되어 있는 것으로 알려지고 있다. 메탄 하이드레이트는 1990년대 후반에 발견되어 차세대 에너지원으로 주목을 끌고 있다. 전 세계 저장량이 석탄과 석유 매장량의 두 배를 넘는다.

동해에도 국내 천연가스 소비량 100년분에 해당하는 가스 하이드레이트가 매장돼 있는 것으로 알려지고 있다. 연소시 이산화탄소 배출량이 기존 화석연료의 24%에 불과하며 저온 고압하에서 생성된 가스하이드레이트 1ℓ에는 약 200ℓ의 천연가스가 함유돼 있다. 그러나 개발 기술의 부족과 막대한 개발비 때문에 상용화에는 시간이 걸리고 있다. 또한 메탄 하이드레이트에 포함된 메탄가스의 양은 대기권에 존재하는 양의 약 300 배에 이를 것으로 예상되기 때문에 만일 많은 양의 메탄 하이드레이트가 일시에 방출된다면 지구 온난화를 엄청나게 가속화 할 수 있다는 우려도 있다.

출처: 네이버 지식백과 한경 경제용어사전 메탄 하이드레이트 [Methane Hydrate]