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가스하이드레이트

1. Gas Hydrate 정의2008 자원·순환·미래에너지 박람회에서 눈에 띠었던 것은 2007년에 발견한 “Gas Hydrate”였다. Gas Hydrate란 ‘0도씨 26기압’처럼 낮은 온도, 높은 압력 하에서 천연가스와 물이 결합돼 만들어진 고체 에너지를 말한다. 겉보기에는 드라이아이스와 비슷한데다, 불을 붙이면 타는 성질을 갖고 있어 일명 ‘불타는 얼음’이라고도 불린다.박람회장에서 채취 영상물과 원석, 채취하는 방법을 관계자 분께 자세한 설명을 들을 수 있었다. 특히 우리나라 동해 울릉분지에서 Gas Hydrate의 발견에 대한 것과 그것을 채취하는 법에 대한 이야기가 흥미를 이끌었다.우선, 관계자 분께서 말씀하신 것과 다른 곳에서 찾은 자료를 인용하면 'Gas Hydrate'는 에너지자원을 연구하는 과학자 들이 '21세기의 새로운 에너지자원'으로 주목하고 있는 귀중한 자원이다. 화학적으로는 물 분자들 내에 메탄분자가 끌려들어간 일종의 셔벗 같은 결정체이고, 바꾸어 말한다면 메탄이 주성분인 천연가스가 얼음처럼 고체화된 상태를 말하는 것이다. 러시아의 시베리아 같은 쓴드라(凍土)지대와 심해 해저의 퇴적물 또는 퇴적암층에 광범위하게 분포돼 있는 Gas Hydrate는 온도가 매우 낮고 압력이 높은 고압상태에서 버석거리는 살얼음과 비슷한 고체상태로 존재하며, 포함된 천연가스의 95%이상이 메탄으로 구성되어 있어 Methane Hydrate 라고도 한다.Methane Hydrate는 Gas Hydrate의 한 종류로 포획된 가스의 대부분이 탄화수소 화합물 중 가장 단순한 물질인 메탄으로 구성되어있으며, 현재 사용되고 있는 휘발유는 물론 기타 다른 탄화수소 가스 및 알코올보다 연소 시 이산화탄소를 적게 방출하는 청정에너지원이다. 석탄을 연소할 때 나오는 이산화탄소 배출량을 100이라면, 천연가스의 경우는 44가 되며, 메탄의 순도가 더 높은 Methane Hydrate의 경우 이보다 낮은 배출량을 보인다. Hydrate는 천연가스 내 일반적으로 70~90%의 메탄 함유율보다 더욱 순수한 형태의 메탄을 방출한다. 천연가스의 다른 구성물들은 더욱 무거운 알칸족(프로판, 에탄, 부탄)과, 황화수소와 같은 적은 양의 표준 오염물로 구성되어 있다. 이러한 알칸족들은 가스의 판매 이전에 분리되어야 하며, 대부분의 오염물들은 공정상에서 제거되어야 한다. 따라서 수요자에게 제공되는 천연가스는 거의 순수한 메탄의 형태이다. 그러므로 Hydrate로부터 얻어지는 메탄가스는 장비의 어떠한 변형 없이 천연가스를 대체 가능하다 할 것이다.2. Gas Hydrate 채취 방법해저 2000~3000m를 시추해야 하는 기존의 천연가스전과는 달리 Gas Hydrate는 수백m의 시추로 개발이 가능하며 네덜란드 후그로사의 전문 시추선 ‘렘 에티브’호를 이용했다. 심해를 뚫을 때 진흙을 이용한다. 이유는 진흙을 시추봉 끝부분 까지 보내서 강한 압력으로 뚫어서 지표면과 시추봉 사이의 공간으로 압력으로 쓸어 모아 지상으로 올린다.그런 후, 시추 봉을 다시 꺼내 파이프를 집어넣게 된다. 이렇게 울릉분지에 채취한 Methane Hydrate는 순도가 99%이며, 불을 붙일시 바로 타오를 만큼의 에너지를 지닌 화면을 보았다.3. Gas Hydrate 장점앞에서 언급했던 바와 같이 Gas Hydrate는 에너지원으로의 잠재력 이외에 재래형 석유자원 탐사와 개발 그리고 환경 측면에서도 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 첫째, Gas Hydrate에 포획된 메탄의 추정 매장량은 6억톤으로 유전과 천연가스전에 포함된 메탄양의 25배 이상으로 막대하며 이들 대부분 (약 98%)은 수심이 깊은 해저의 천부 퇴적층에 부존되어 있다. Gas Hydrate의 주 구성성분인 메탄은 연소 시 현재 사용되고 있는 다른 화석 에너지 (fossil fuel)에 비해 이산화탄소를 적게 배출하는 특성을 가지고 있다. 또한 확인된 재래형 석유와 천연가스의 매장량에는 한계가 있으며, 기후협약에 따라 청정 에너지원의 수요는 지속적으로 증가될 전망이다. 따라서 Gas Hydrate는 21세기의 청정에너지원으로 큰 잠재력을 가지고 있다. 둘째, 고체상의 Gas Hydrate는 투수율 (permeability)이 낮기 때문에 하위에 부존되어 있는 재래형 천연가스의 방출을 막는 덮개 역할을 하므로 아래층에 원유와 천연가스의 존재를 부인할 수 없다. 따라서 그 자체로서의 에너지원이기도 하지만 다른 자원의 유무를 알 수 있는 지시자원으로서의 역할도 한다.3. Gas Hydrate 문제점물과 가스분자들은 서로 화학적 결합이 아닌 물리적 결합으로 이루어져 있어서 해리 조건에서 물과 가스로 분해되는데, 이렇게 분해된 메탄이 그대로 대기 중에 방출될 경우 현재 사용 중인 화석연료 이상의 온실효과가 나타날 것이다. 실제로 최근 바닷물의 온도 상승과 이에 따른 농도, 압력의 저하로 해저의 Methane Hydrate가 녹아 메탄을 대기 중에 방출하는 현상이 관측되었다. 또한 지구 탄소의 순환과정에 있어 안정성이 Methane Hydrate의 존재에 크게 의존하고 있다는 점도 간과해서는 안 된다.

공학/기술| 2008.04.10| 3페이지| 1,500원| 조회(302)

드라이아이스, 채취, GAS, Hydrate, 박람회장

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