천연가스, 고체로 변환 운반한다
'불타는 얼음' 가스 하이드레이트 형성원리 응용
'액화'방법보다 24% 이상 비용 절감
해수 담수화·온실가스 저장도 가능
지구촌 물 부족·온난화 문제 해결 기대

가스 하이드레이트 분자모형.
가스 하이드레이트를 이용한 새로운 천연가스 수송방법 개발 등의 연구가 활발하다. 가스 하이드레이트가 불타는 모습.
'불타는 얼음'으로 불리며 차세대 에너지원으로 각광받고 있는 가스 하이드레이트가 새롭게 주목받고 있다. 바다 속에 잠자고 있는 얼음덩어리인 가스 하이드레이트 형성 원리를 응용해 새로운 천연가스 수송방법 개발, 해수담수화, 온실가스 저장 등으로 이용하려는 연구가 활발하다.

가스 하이드레이트 형성원리 쓰임새 다양

한국생산기술연구원 부산연구센터의 이주동(차세대생산공정팀) 박사는 "동해와 태평양 등 바다 밑 퇴적층에 천연가스의 주성분인 메탄이 얼음과 유사한 형태(하이드레이트)로 매장되어 있다"며 "메탄이 고체상태로 되는 원리를 활용하면 다양한 분야에 활용할 수 있다"고 밝혔다. 예를 들면 천연가스를 고체상태로 압축·저장하면 새로운 방법의 천연가스 수송방법을 개발할 수 있다는 설명. 가스 하이드레이트의 형성원리는 간단하다. 순수한 물은 1기압, 섭씨 0도에서 언다. 그러나 고압 상태에서 특정 가스와 만나면 이보다 높은 온도에서도 얼음덩어리와 비슷한 형태가 된다. 실제로 가스(메탄) 하이드레이트는 해저에서 미생물 발효 과정에서 생겨난 메탄가스가 물분자와 결합해 얼음덩어리처럼 굳어진 것이다. 이 원리를 여러 분야에 활용하려는 것.

부산대 김양도(재료공학부) 교수는 "특정 온도와 압력에서 하이드레이트가 형성될 때나 녹을 때 첨가하면 반응속도가 빨라지는 나노촉진제를 개발 중"이라며 "이 촉진제는 접촉효율과 열전도 등을 높이는 방법으로 결정화를 촉진하게 된다"고 밝혔다.

차세대 천연가스 수송선 개발

가정에서 사용되는 천연가스는 일반적으로 섭씨 영하 162도에서 액화시킨 상태(LNG)로 운반, 저장하기 때문에 수송 및 저장 비용이 만만치 않다. 그러나 이 천연가스를 고체상태인 하이드레이트(NGH)로 만들면 섭씨 15도의 조건에서 저장 및 운반이 가능해 LNG 방법보다 24% 이상의 경비를 절감할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

이 박사는 "천연가스를 고체 상태의 하이드레이트로 만들면 저장 및 운반 경비를 크게 줄일 수 있기 때문에 기술개발 경쟁이 치열하다"며 "특히 일본은 우리나라에 빼앗긴 LNG선 경쟁 주도권을 만회할 목적으로 이에 대한 연구에 박차를 가하고 있다"고 밝혔다.

센터의 이 박사(연구책임자)를 비롯한 김영석 팀장, 이만식 박사, 류영복 연구원은 올해부터 삼성중공업(선박), SK건설·대우건설(파일럿플랜트), 현대엔지니어링(공정기술), ㈜성일SIM 등과 공동연구를 추진하고 있다.

이 박사는 "동남아 등에 경제적인 타산이 맞지 않아 방치된 중소 가스전이 많다"며 "이 기술이 상용화되면 이를 개발할 수 있기 때문에 에너지자원 확보에도 도움이 될 것"이라고 설명했다.

해수담수화·온실가스 저장 등 무궁무진

가스 하이드레이트는 온실가스 저장, 해수담수화, 순간냉각 캔음료 개발 등에도 응용할 수 있다. 센터의 김 팀장은 지난달부터 지구온난화 원인물질 중 하나인 육불화황(SF6)을 가스 하이드레이트에 저장시키는 연구를 진행 중이다. 반도체 공정이나 변압기 등에 사용되는 육불화황은 지구온난화를 야기하는 물질로 그 영향이 이산화탄소보다 2만4천배나 높다.

또 지구촌 물부족 문제도 해결할 수 있다. 이 박사는 "가스 종류를 잘 선택해 특정 압력, 상온에서 물을 빠르게 대량으로 얼린 다음 이를 다시 녹이면 순수한 물을 얻을 수 있다"며 "현재 시제품 제작을 완료했으며 상용화 연구를 진행하고 있다"고 밝혔다. 이밖에 고체상태의 가스 하이드레이트가 분해되면 온도가 급격히 내려가는 원리를 이용하면 캔음료 순간냉각 등에도 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

임원철기자 wclim@busanilbo.com
/ 입력시간: 2007. 11.07. 09:10