미래의 에너지자원 메탄 하이드레이트
미래의 에너지자원 메탄 하이드레이트
  • 김민주 교사 (충북과학고)
  • 승인 2012.05.31 21:47
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선생님이 들려주는 과학 이야기
김민주 교사 (충북과학고)

석유와 석탄을 대체할 새로운 에너지원을 찾는 일은 인류가 해결해야 할 시급한 문제이지만, 현재 많은 연구덕분에 다양한 후보들이 나타나고 있다. 가장 각광을 받았던 원자력 에너지는 체르노빌 폭발사고와 후쿠시마 원자력 발전소 사고로 그 지위를 잃어버린 상태이고, 청정에너지인 풍력, 태양광 에너지는 앞으로 넘어야 할 산이 많아 아직 현실성 있는 대체 에너지라 할 수 없다. 대체 에너지원의 새로운 강자로 떠올랐던 바이오에탄올은 식량문제를 야기하였기에 적절한 후보라 할 수 없다.

마침 새로운 후보가 하나가 나타나서 소개하고자 한다. 얼마전 종영한 드라마 '한반도'에서 중요한 자원으로 부각됐던 메탄 하이드레이트가 그 후보이다.

불타는 얼음으로 유명한 메탄 하이드레이트란 1810년 영국의 화학자 험프리 데이비에 의해 발견되었던 물질로 저온, 고압의 조건에서 천연가스가 물 분자속으로 들어가 물과 함께 얼음처럼 굳어져 있는 물질을 말한다. 이물질이 발견됐을 때는 풍부한 자원 상황에 주목 받지 못했지만, 1990년대에 들어서야 자원 고갈 문제가 대두 되면서 활발히 연구 되고 있다. 이 물질이 불타는 얼음으로 불리게 된 이유도 얼음처럼 보이는 고체물질 상태인 메탄 하이드레이트는 압력을 낮춰주거나 온도를 높여주면 가스가 밖으로 나오게 되는데 여기에 불을 붙이면 불이 잘 붙기 때문이다. 전 세계적으로 매장되어 있는 양을 보면 현재 인류가 300년~500년을 넘게 쓸 수 있는 양이며, 우리나라에도 동해 울릉도 분지에 약 6억㎥정도가 묻혀 있는 것으로 추정된다. 메탄 하이드레이트의 장점은 현재 석유나 석탄의 연소 시에 발생하는 이산화탄소의 절반수준의 이산화탄소가 나오는 청정에너지라는 것이다.

그럼 이렇게 좋은 물질을 개발하지 않는 이유는 무엇인가 이 점은 수심 1000m이상의 깊은 바다 속 지층에 묻혀있기 때문이며, 석유나 천연가스처럼 하나의 층을 이루고 있어 시추공을 통해 바로 뽑아 올릴 수 없기 때문이다. 지층속의 메탄 하이드레이트를 뽑아 올려야 하는데, 이때는 처음에 이야기 한 것처럼 압력을 낮추거나 온도를 높여주어야 한다. 그럼 압력을 낮추는 것이나 온도를 높여주는 것이 어려운 기술인가? 아마 지금의 기술력이면 가능할 것이라 판단되지만 메탄 하이드레이트를 개발하기 위해서는 꼭 성공해야 하는 기술이 있다.

메탄하이드레이트의 주성분은 메탄이다. 메탄은 이산화탄소가 지구온난화에 미치는 영향의 20배정도를 주는 기체이여서 현재 메탄이 발생하는 곳을 지속적으로 모니터링 하고 있을 정도로 관심이 많은 물질이다. 메탄 발생의 대표적인 곳은 소와 같은 가축의 방귀, 트림이며, 우리 주변의 논에서도 많은 양의 메탄이 발생하고 있다. 만약 메탄 하이드레이트를 시추하는 과정에서 대량의 메탄이 지구의 대기 중으로 흘러 들어간다면 지금 우리가 만들어내는 이산화탄소와 비교가 안 될 정도로 심각한 지구온난화를 야기할 수 있다. 메탄 하이드레이트를 공기중에 노출시키지 않고 시추할 수만 있다면 당분간 인류는 새로운 에너지원을 찾기에 급급하지 않아도 될 것이다.

아직까지 다행인건 자국의 이익만을 위해 위험을 무릅쓰고 메탄 하이드레이트를 채취하는 나라가 없다는 것이다. 석유가 처음 발견되고 그 사용에 따른 결과를 예측하지 못해 스모그를 발생 시켰고, 그 때문에 많은 인명피해를 겪었다.

또한 지구 온난화로 인해 많은 변화가 지구환경에 나타나고 있는 것도 사실이다. 이런 과거의 일을 다시 되풀이하지 않기 위해 새로운 물질을 사용할 때나 개발할 때는 모든 경우를 고려해 보아야겠다.

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