하이드레이트에 관한 고찰

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하이드레이트에 관한 고찰에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

그원인을 알지 못해 불가사의로 남아 있던 지역이다.
그런데 몇 년 전 이 지역에 대한 해저 탐사 결과, 다량의 메탄 하이드레이트가 분포하고 있음이 밝혀졌다. 만약 어떤 이유로 바닷물의 온도가상승하여 환경이 변하면 엄청난 양의 메탄가스들이 발생해 해수면의 부력을 급격히 낮추고, 이로 인해 그 지역을 지나가던 선박들이 침몰할 수 있다는 것이다. 그러한 가스 방출이 이 지역을 지나가던 비행기들에 의해서 여러 차례 관찰된 것을 보더라도 현재까지는 수수께끼의 가장 신빙성 있는 실마리로 메탄 하이드레이트가 거론되고 있다.
3. 2억 년 전 지구대멸종 주범은 "바다 속 메탄가스"
지구 역사상 가장 많은 생물이 멸종된 고생대 페름기(2억6천6백만~2억4천5백만년 전) 대멸종이 바다 속 메탄 폭발 때문이라는 주장도 있다고 하여 페름기 말기의 대량 멸종 사태를(해저 생물의 95%, 지상 생물의 70% 이상이 멸종) 메탄 하이드레이트와 관련하여 설명한다.
이들은 바다 속 메탄의 폭발은 운석의 충돌이나 지각변동, 박테리아 등 미생물의 분해 등이 단초를 제공했을 것으로 추정했다. 해저 깊은 곳에 가라 앉아 있던 메탄의 일부가 해수면으로 이동하면, 그 이동으로 메탄을 누르고 있던 압력이 작아지고, 거기에 있던 메탄이 연속적으로 해수면으로 빠져 나가게 되어, 일단 메탄이 공기 중으로 분출되기 시작하면 그 순환의 고리는 걷잡을 수 없는 형태가 된다는 것이 라이스킨 박사의 연구 결과다.
이런 메탄은 저온과 수압에 의해 지금은 안정한 상태로 바다 속에 가라 앉아 있지만 운석 충돌이나 해저 지진 등 지각변동이 일어나면 언제 지구를 위협하는 흉기로 변할지 모른다는 것이 과학자들의 우려다.
8. 결론
메탄 하이드레이트(메타 수화물)는 물분자들 내에 메탄분자가 포획된 일종의 셔벗과 같은 고형의 결정체다. 좀더 쉽게 설명하면 천연가스가 얼어있는 것이다. 메탄 하이드레이트가 발견된 것은 1930년대부터지만 사람들의 관심 밖에 없었다. 당시에는 원유나 천연가스가 충분했고 메탄 하이드레이트의 개발기술도 부족했기 때문이다.
하지만 최근 에너지자원이 고갈돼 가고 청장에너지에 대한 요구가 늘어나면 메탄 하이드레이트에 대한 관심이 커지기 시작했다. 95%이상이 메탄으로 이루어진 메탄 하이드레이트는 연소시 이산화탄소 발생으로 인한 공해를 거의 일으키지 않기 때문이다.
메탄 하이드레이트는 고압 저온 하에서 메탄가스를 고체상태로 저장하고 있다. 이론적인 메탄가스와 물의 용량비는 2백 15대 1로, 0℃ 1기압 상태에서 1L의 물에 2백 15L의 메탄가스가 함유되는 것을 의미한다. 따라서 메탄 하이드레이트는 메탄가스 저장창고라고 할 수 있다. 메탄 항드레이트는 고압 저온의 환경을 갖춘 시베리아와 같은 영구 동토지대나 수심이 깊은 바다밑 지층에 부존돼 있다. 우리나라가 관심을 갖는 까닭은 메탄 하이드레이트가 동해에 매장돼 있을 가능성이 높기 때문이다. 기존의 석유탐사는 주로 수심이 낮은 대륙붕 지역에서 이뤄지지만 메탄 하이드레이트 탐사는 이보다 깊은 5백-1천m바닷속에서 이뤄진다.
전세계적으로 확인된 메탄 하이드레이트의 매장량은 기존 천연가스의 매장량보다 수십배 이상 많다. 일본지질조사소는 주변해역에 일본이 1년이상 사용할 수 있는 메탄하이드레이트가 매장돼 있다고 발표했다. 우리 동해에서도 기대해 볼 만하다
메탄 하이드레이트층 밑에는 자유가스(free gas)가 매장돼 있다. 얼음상태로 존재하는 메탄 하이드레이트는 원유나 천연가스가 빠져나가는 것을 막는 덮개역할을 하기 때문에 메탄하이드레이트층을 발견하면 원유나 천연가스를 발견할 가능성도 또한 높아진다.
현시점에서 21세기에 화석에너지를 대체할 가능성이 가장 높은 에너지원은 메탄 하이드레이트다. 또한 아직 미국, 러시아, 일본, 캐나다 정도만이 연구를 활발하게 수행하고 있어 한국이 참여할 경우 에너지 자원 확보 경쟁에서 우위에 설 수 있다.
10. 문제점과 해결해야할 과제
1. 문제점
1) 기술적인 측면의 문제점
심해저의 가스 하이드레이트는 파이프라인, 노즐등에서 Plugging 현상을 유발시키거나 심해저 유전개발시 mud line, choke, BOP 등을 막아 시추와 생산시에 문제 발생시키며, 심해저에 매장된 Methane Hydrate를 압력과 온도를 그대로 유지한채 채취하는 기술적 어려움과 이에 따른 경제성이 실용화의 걸림돌이 되고 있다.(경제성 - 시추공비 : 약 100억원)
2) 환경적인 측면의 문제점
물과 가스분자들은 서로 화학적 결합이 아닌 물리적 결합으로 이루어져 있어서 해리 조건에서 물과 가스로 분해되는데, 이렇게 분해된 Methane이 그대로 대기중에 방출될 경우 현재 사용중인 화석연료 이상의 온실효과가 나타날 것이다. 실제로 최근 바닷물의 온도 상승과 이에 따른 농도,압력의 저하로 해저의 Methane Hydrate가 녹아 메탄을 대기중에 방출하는 현상이 관측되었다.또한 지구 탄소의 순환과정에 있어 안정성이 Methane Hydrate의 존재에 크게 의존하고 있다는 점도 간과해서는 안된다. 한편 메탄하이드레이트가 녹아 대량의 메탄을 방출할 경우 버뮤다 삼각지대의 선박·항공기의 돌연한 실종과 똑같은 현상을 빚는다는 모의 실험 결과도 나와 있다.
2. 해결해야할 과제
에너지원으로서 메탄 하이드레이트를 개발하기 위해서는 효과적으로 메탄 하이드레이트를 해리시키는 물질이나 용매 및 방법의 개발, 다양한 자연 상태 하에서의 메탄 하이드레이트의 평형조건에 대한 연구는 물론 메탄 하이드레이트의 열역학적 특성과 물리적 특성에 대한 연구가 선행되어야 한다. 특히, 자연 상태 그대로 존재하는 가스 하이드레이트에서 일어나는 새로운 정보를 조사하는 연구에 관해 노력을 기울여야한다. 특히 가스 하이드레이트로부터 메탄을 생산하여 양질화 하는 기술을 자주적으로 개발하는 것이 중요하다.
또한, 지층 구조상에 있어 가스 하이드레이트층의 변화로 인한 지각 변동에 영향을 주지 않으면서 개발하기 위한 조사도 같이 병행해야 할 것이다. 우리나라가 독도 인근의 가스 하이드레이트를 개발할 경우 일본의 지반이 영향을 받는다는 주장이 있는데 이러한 문제들에 대한 연구와 국가 간 협의가 필요하다.

키워드

하이드레이트,   메탄,   대체자원,   친환경에너지,   천연자원