[사이언스리뷰] 미래 에너지 메탄하이드레이트

화석연료 대체할 청정에너지
독도인근 해저에 매장… 日 눈독

21세기가 시작되면서 ‘미국과학재단’에서 새로운 세기에 해양과학에서 해야 할 가장 중요한 연구 주제 27개를 발표했는데, 이 중 3개가 메탄하이드레이트에 관한 것이었다. 메탄하이드레이트는 천연가스 주성분인 메탄 등의 가스 분자가 물 분자 안으로 들어가서 만들어지는 기포 모양의 결정체이며 불에 타는 성질을 가진 얼음 형태의 고체이다.

이종호 과학저술가

메탄하이드레이트의 기원은 두 가지로 설명될 수 있는데, 첫째는 해저 미생물의 발효에 의해 발생되는 생물 분해 기원, 둘째는 가스와 생물의 유해가 지층 속에서 열과 압력을 받아 발생되는 열분해 기원이다. 전 세계적으로 부존된 메탄하이드레이트의 대부분은 생물 분해에 의해 형성됐는데, 이는 박테리아가 생물의 유해를 분해시켜 메탄가스를 분비하고 이것이 물 분자와 결합해 수화물을 형성하게 되는 것이다.

1930년대에 발견된 메탄하이드레이트의 얼음 덩어리가 천연가스전의 가스관을 자주 막아 골칫거리로 등장했다. 그런데 메탄하이드레이트가 주목을 받는 것은 차세대 에너지원으로 개발 가능성이 매우 높기 때문이다. 지금까지 인류의 주요 에너지 자원은 목재, 석탄, 석유로 변천돼 왔지만 앞으로는 천연가스가 주종을 이룰 것으로 생각된다. 우리나라에서도 일부 사용되고 있는 천연가스는 석유나 석탄에 비해 탄소를 포함한 성분 비율이 낮아서 연소할 때 이산화탄소 배출량이 적고 유해 물질도 많이 배출되지 않는 장점이 있다. 그러나 천연가스 역시 매장량에는 한정이 있어 2060년쯤에는 고갈될 것으로 전문가들은 추측하고 있다.

이에 비해 메탄하이드레이트는 같은 양의 에너지를 만드는 데 석유의 70%, 석탄의 50% 수준에 불과한 이산화탄소를 발생시킬 정도로 청정 에너지다. 특히 메탄하이드레이트는 석유자원의 매장 가능성에 대한 표시물이기도 해 유전 개발에 있어 매우 중요시되는 물질이다. 메탄하이드레이트가 존재할 수 있는 지층의 두께는 해저면에서 수백 m, 영구통토 지역에서는 지표에서 1200∼1300m를 넘지 않는다. 만일 온도가 높아지거나 압력이 낮아진다면 고체 안의 메탄하이드레이트는 가스와 물로 해리된다. 1㎥의 메탄하이드레이트는 약 164㎥의 메탄가스를 만들 수 있다.

메탄하이드레이트는 북극권의 영구 동토지역과 수심 500m 이상의 해저 심층부에 묻혀 있다고 알려졌는데, 매장량을 천연가스로 환산할 때 1000조㎥에서 5경㎥로 추정한다. 이는 현재 세계에서 사용되고 있는 에너지의 200∼500년에 해당하는 엄청난 양이다. 미국 에너지부는 이보다 더 많은 양이 부존돼 있다고 추정했는데, 에너지부의 발표에 다르면 미국의 배타적 경제수역(EEZ) 안의 메탄하이드레이트 1%만 개발한다고 해도 자국 내 소비량의 약 80년치에 해당한다고 한다.

한국지질자원연구원의 허대기 박사는 2000년부터 독도 등 동해 전역을 조사해 9000 ㎢에 달하는 지역에서 메탄하이드레이트를 발견했다고 2004년 발표했다. 매장이 추정되는 곳은 해저면 아래 400∼1000 m 지역으로 이 매장량이 모두 개발된다면 무려 약 200조원의 수입대체 효과를 얻을 수 있다고 했다.

일반적으로 일본이 독도에 집착하는 이유는 한국에 독도를 양보할 경우 ‘러시아가 차지한 북방영토를 영원히 되찾지 못할 전례를 남길지 모른다’고 변명한다. 또한 중국과 분쟁이 있는 센가쿠 제도(댜오위다오) 영유권에도 큰 영향을 미칠 것으로 생각해 자기네 땅이 아님을 알면서도 그들 나름의 영토 확장, 즉 ‘밑져야 본전’이란 식으로 생떼를 부린다는 것이다. 그런데 근래 일본이 무리한 논리를 내세우면서 독도에 눈독을 들이는 주된 이유가 바로 독도 주위 해역에 6억t 가량 매장된 것으로 추정되는 메탄하이드레이트에 집중돼 있다는 것이 전문가들의 공통된 의견이다.

이종호 과학저술가

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