메탄 하이드레이트 활용 방법과 기술 환경공학과 20041483 천대길
메탄 하이드레이트란? 21세기의 新에너지 자원으로 빙하기 시대 이후 해저 또는 동토 지여에서 고압, 저온으로 형성된 메탄의 수화물이다. 해저에는 지하에 매장된 석탄, 석유, 가스량의 거의 2배에 가까운 메탄 하이드레이트가 존재하는 것으로 알려져 있다. 1cc의 메탄 하이드레이트는 표준 상태의 메탄 160cc에 해당되므로 농축시킨 천연가스로 볼 수 있다.
새로운 미래 에너지원, 메탄 하이드레이트 메탄 하이드레이트를 손바닥 위에 올려놓고 얼음 덩어리에 불을 붙으면 곧 불이 솟아 오른다. 그러나 손은 뜨겁지 않고 얼음이 녹은 물만 흘러 내린다. 가스 하이드레이트는 1990년대 후반에 들어오면서 차세대 에너지원으로 전세계적으로 주목을 끌게 됐다.
해저에 묻혀 있는 가스 하이드레이트를 합치면 석탄과 석유 등 지구상에 존재하는 전체 화석 에너지 양보다 훨씬 많다는 연구 결과도 있다. 하지만 개발 기술이 부족하고, 개발에 돈이 너무 많이 드는 것이 걸림돌이었다. 한국과학기술원(KAIST)의 한 교수팀은 지구 온난화의 주범으로 골칫덩어리인 이산화탄소가 가스 하이드레이트를 채굴할 수 있는 방법이라는 것을 알아 내었다.
이산화탄소가 메탄과 분자 구조가 비슷하므로, 단위 구조당 2개의 작은 구멍과 6개의 큰 구멍으로 이루어져있는 메탄 하이드레이트 옆에 이산화탄소를 갖다 대었더니 격자형 얼음으로 둘러싸인 메탄이 빠져 나가면서 그 자리에 이산화탄소가 대신 들어찼으며, 게다가 이산화탄소가 빠져 나가는 시간도 수십분~ 수시간대로 상업적으로 활용할만 하였다.
2013년부터 이산화탄소 배출 거래제가 전세계에서 본격적으로 실시되면 온실 가스 효과의 주범인 이산화탄소를 어떻게 줄여야 하는지를 모두들 고민하게 될 것이며, 기존에는 메탄을 자원으로 활용하려면 비용이 너무 많이 든다고 고민해 왔는데, 이산화탄소가 메탄을 맞바꾸는 이 방법에 실용화되면 자원채취와 환경 보호라는 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡을 수 있게 될 것이다.
그러므로 메탄 하이드레이트에 대한 국제적 공동 연구가 필요하다 그러므로 메탄 하이드레이트에 대한 국제적 공동 연구가 필요하다. 메탄 하이드레이트의 연소과정에서는 물과 이산화탄소만 나오고, 나오는 이산화탄소양도 석탄의 절반 수준이다. 하지만 고체 상태의 메탄 하이드레이트가 시추 과정에서 연쇠되지 않고 그냥 녹아 나오면 이산화탄소보다 10배 강한 온실 효과를 낸다. 시추 과정에서 환경적인 위험이 있으므로 수소 에너지처럼 국제적인 컨소시엄을 만들어 공동연구를 할 필요성이 있다.
이산화탄소를 이용한 메탄 채굴 방법
메탄하이드레이트의 연소반응