열효율 높은 친환경 에너지
울릉분지에 30년 사용량 매장

지구온난화 문제로 전 세계가 고심하고 있는데, 특히 지구온난화를 일으키는 여러 가지 온실가스 중 전체 배출량의 80% 이상을 차지하는 이산화탄소(CO2) 배출을 줄이는 것에 지혜를 모으고 있다. 

최정훈 한양대학교 청소년과학기술진흥센터장 화학과교수

그리고 우리나라는 대부분의 에너지를 해외에서 수입하므로 국가경제에 미치는 영향이 매우 크다. 이에 따라 대체에너지 개발은 온실가스 저감뿐만 아니라 경제적인 이유 때문에도 우리나라에서 중요성이 크게 대두되고 있다.

이에 정부는 대체에너지 개발을 위해 다각적인 노력을 하고 있는데, 그중에서 ‘불붙는 얼음’이라는 메탄 하이드레이트 개발에 큰 관심을 가지고 있다.

메탄 하이드레이트는 결정구조가 특이해서 1㎖ 안에 무려 약 172㎖의 메탄 가스를 담을 수 있다. 또한 매장량을 정확히 가늠할 수는 없지만, 인류가 수백년을 사용할 수 있는 10조t가량이 전 세계에 광범위하게 매장되어 있다.

특히 이 메탄 하이드레이트는 다른 연료에 비해 열효율이 높은 데다 연소할 때 공해물질이 거의 발생하지 않아 경제적이고 환경적인 에너지원으로 알려져 있다.

메탄 하이드레이트를 처음 발견한 사람은 1810년 영국의 화학자 험프리 데이비인데, 그는 실험실에서 가스가 물과 결합하여 얼음과 같은 고체물질이 만들어진다는 것을 확인하였다.

하지만 실험실 바깥의 자연조건에서 존재한다는 것은 알지 못하였다. 실제로 천연가스가 고체로 존재한다는 것을 처음 발견한 때는 1950년대로, 파이프를 이용해 가스를 운송하는 러시아에서 종종 가스관이 막혀 파열되는 사고가 일어나면서부터이다.

이는 러시아의 추운 날씨와 가스관의 높은 압력으로 인해 가스가 메탄 하이드레이트로 변한 뒤 가스관 안쪽 벽에 달라붙어서 일어난 현상었이다.

메탄 하이드레이트는 물 분자 사이에서 수소 결합에 의해 만들어져서 빈 공간이 있는 다면체 구조로 되어 있는데, 육상 식물이나 해양 생물의 사체 등 본래 퇴적물에 포함되어 있던 유기물로부터 생성된 메탄이 높은 압력과 낮은 온도 조건에서 수분과 결합하면서 이 다면체 속에 갇히게 된 것이다.

메탄 하이드레이트는 전체 분량의 2%만 육지에 매장되어 있고 98%가 해저에 분포되어 있다. 주로 시베리아, 남극, 북극과 같은 동토 지역이나 미국, 일본, 캐나다 등과 같은 지역의 수심 500∼1000 m 이상 해저 심층부에 존재한다.

일본, 미국, 중국, 인도 등은 이미 특별법까지 제정해 미래의 청정에너지인 메탄 하이드레이트를 선점하기 위해 관련 기술 개발을 추진 중이다.

한국도 2004년부터 메탄 하이드레이트 탐사·개발 사업을 본격화하여 10개년 기본계획을 수립해 추진하고 있다. 2007년에는 세계에서 다섯 번째로 동해 울릉분지에서 실물을 채취하는 데 성공하였다.

현재 이곳에는 우리나라가 향후 30년간 사용할 수 있는 약 6억t이 매장된 것으로 추정되며, 수입 대체 효과는 무려 252조원으로 평가되고 있다.

그리고 2014년 시험생산 및 상업생산 기술 완성에 이어 2015년에는 상업적 목적으로 생산할 계획이다. 아울러 알래스카 육상 생산시험에 미국과 함께 참여하는 등 전 세계 에너지 개발 경쟁에 박차를 가할 예정이다.

일본이 집요하게 독도를 탐내는 이유 중 하나도 차세대를 위해 메탄 하이드레이트가 많이 매장되어 있는 이 일대를 확보해 둬야 한다는 속내가 있기 때문이다.

최정훈 한양대학교 청소년과학기술진흥센터장 화학과교수

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