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매장량 셰일가스 10배 ‘불타는 얼음’ … 미래 에너지원 각광 남중국해에서 안정적 채굴 성공… 2020년 상업 생산 목표
  > 2017년06월 203호 > 컨설팅
메탄하이드레이트 상용화
매장량 셰일가스 10배 ‘불타는 얼음’ … 미래 에너지원 각광 남중국해에서 안정적 채굴 성공… 2020년 상업 생산 목표
기사입력 2017.06.05 14:23


메탄하이드레이트는 외관상 드라이아이스와 비슷하지만, 불을 붙이면 안에 갇혀 있던 메탄가스가 연소하기 때문에 ‘불타는 얼음’ 으로 불린다. <사진 : 유튜브 캡처>

일본과 중국이 벌이는 ‘불타는 얼음’ 상용화 경쟁에서 중국이 한발 앞서 나가기 시작했다. 불타는 얼음은 바닷속 깊은 곳에 있는 고체연료 ‘메탄하이드레이트’의 별칭이다. 바닷속 미생물이 썩어서 생긴 퇴적층에 메탄가스, 천연가스 등과 물이 높은 압력에 의해 얼어붙으며 만들어진다. 외관상 드라이아이스와 비슷하지만, 불을 붙이면 안에 갇혀 있던 메탄가스가 연소하기 때문에 이 같은 별명이 붙었다.

중국 정부는 최근 관영 환구시보(環球時報) 등을 통해 광둥성(廣東省) 인근 남중국해 선후(神狐) 해역의 해양플랫폼 ‘난징 1호’에서 메탄하이드레이트를 187시간 동안 안정적으로 채굴하는 데 성공했다고 발표했다. 이를 바탕으로 2020년에는 상업적인 채굴 준비를 마친다는 계획이다. 최대생산량은 하루 3만5000㎥였고 일 평균생산량은 1만6000㎥ 이상이었다. 또한 메탄함유량은 99.5%에 달해 당초 목표를 달성했다.

린보창(林伯强) 샤먼(厦門)대 중국 에너지정책연구원장은 관련 보고서에서 “미국·캐나다·일본 등도 메탄하이드레이트 채굴 기술 개발에 나서고 있지만, 중국이 가장 앞선 기술을 확보했음을 증명했다”고 전했다.

메탄하이드레이트는 1960년대 러시아 북쪽 해역에서 처음 발견됐다. 하지만 미래 에너지원으로 가능성을 염두에 두고 연구가 진행된 건 지난 10~15년 사이의 일이다.

일본은 국영기업인 석유천연가스·금속광물자원기구(JOGMEC)가 현재 메탄하이드레이트 매장지역인 태평양 난카이 해역에서 천연가스의 지속추출 실험을 진행 중이다.

우리나라는 울릉도와 독도 인근 해역의 하이드레이트 시추사업에 2015년까지 10년간 약 1800억원의 예산을 투입했지만 현재 안전 문제 등을 이유로 관련 사업을 중단한 상태다.


인류가 1000년 쓸 수 있는 분량 매장

메탄하이드레이트는 전 세계 해저에 널리 분포돼 있으며, 에너지원으로서의 가치는 기존 화석연료의 두 배에 달한다. 인류가 1000년 동안 사용할 수 있는 양이다. 기체가 고체로 바뀌면 160~200배로 압축되기 때문에 메탄하이드레이트 1ℓ에는 최대 200ℓ의 가스가 들어 있을 것이라는 계산에 근거한 것이다.

전문가들은 메탄하이드레이트를 통해 추출할 수 있는 천연가스 양이 셰일가스(셰일층에 존재하는 천연가스) 매장량의 최소 10배에 달할 것으로 보고 있다. 하지만 고체에서 가스를 분리하는 과정이 쉽지 않고 비용도 많이 들기 때문에 상용화가 쉽지 않았다. 안전성도 문제였다. 메탄가스 추출 과정에서 폭발이 일어날 경우 생태계에 위협이 될 수 있기 때문이다.

추출 방법으로는 고온수 순환방식과 압력차를 이용하는 방식(감압법)이 있다. 이 중 압력차를  이용하는 방식이 품질을 덜 훼손한다는 이유로 선호된다.

최근에는 메탄과 분자구조가 비슷한 이산화탄소를 밀어 넣어 천연가스(메탄)를 뽑아내는 ‘치환법’이 각광을 받고 있다. 천연가스를 생산하면서 화석연료의 부산물인 이산화탄소를 저장할 수 있기 때문이지만 기술적으로 아직 갈 길이 멀다.


독도 인근에 메탄하이드레이트 6억t 매장

메탄하이드레이트 매장량이 엄청난 데다 전 세계에 고르게 분포된 만큼 상용화될 경우 에너지 관련 국제 분쟁이 줄어들 것이라는 전망도 나온다.

하지만 세계적인 에너지 수입국인 한국과 중국, 일본이 모여있는 동아시아는 상황이 다르다. 동아시아의 메탄하이드레이트 주요 매장지인 댜오위다오(釣魚島·일본명 센카쿠) 열도와 남중국해 남부, 우리나라 동해는 모두 영토 분쟁의 중심지다.

2014년에는 중국 국가해양국과 지질조사국이 남중국해에서 메탄하이드레이트 자원탐사를 본격화하면서 베트남과 필리핀 등 이 지역의 영유권을 놓고 대립하는 국가들의 반발을 불러왔다. 중국은 남중국해에 중국이 130년간 소비할 수 있는 메탄하이드레이트가 매장된 것으로 추산한다.

일본은 비슷한 시기에 ‘게이요마루 7번함’을 동해로 파견해 탐사활동을 시작했다. 2007년 시험시추에서 독도 인근 동해의 메탄하이드레이트 매장량은 약 6억t에 달하는 것으로 나타났다. 우리나라가 200년간 사용할 수 있는 양이다. 해저로부터 지하 약 100m에 매장돼 있으며, 품질도 우수한 것으로 알려졌다.

이 때문에 미래 에너지 자원인 메탄하이드레이트 확보가 일본의 독도 영유권 주장의 중요한 배경이라는 의혹도 꾸준히 제기되고 있다.

메탄하이드레이트가 가장 풍부한 곳은 극지방의 깊은 바닷속이다. 중국이 야심 차게 추진 중인 일대일로(一帶一路·육상, 해상 실크로드) 프로젝트에 최근 일권(一圈, One circle·북극이라는 의미)을 추가하겠다고 나선 것도 이와 무관하지 않아 보인다.

일대일로 관련 연구를 주도해 온 후안강(胡鞍鋼) 중국 칭화대 국정연구원 원장은 최근 홍콩에서 열린 포럼에서 “실크로드(일대일로)의 온전한 이름은 ‘일대일로일권’이 될 것”이라고 말했다.


plus point

버뮤다 미스터리 원인은 메탄하이드레이트?

버뮤다 삼각지대는 대서양에 위치한 버뮤다 제도, 미국 플로리다, 푸에르토리코를 잇는 거대한 삼각 해역이다. 이 지역은 17세기 초부터 원인을 알 수 없는 선박과 항공기의 실종 사고가 발생해 악명을 떨쳤다. 지금까지 이 지역에서 흔적도 없이 사라진 항공기는 15대, 선박은 17척이나 된다. 실종된 항공기 중에는 여객기와 수송기는 물론 전폭기와 정찰기도 포함돼 있다. 선박도 전함과 유조선, 화물선, 요트, 핵잠수함 등으로 다양하다.

실종 원인에 대한 수많은 가설 가운데 최근 주목받고 있는 것은 호주 멜버른 모내시 대학의 조지프 모나건 교수와 연구진이 처음 제기한 메탄하이드레이트 관련 가설이다. 이들은 2010년 ‘미국 물리학저널’ 에 발표한 논문에서 해저에서 생성된 메탄가스로 인해 선박은 부력이 감소해 침몰하게 되고 항공기는 불이 붙어 추락한다고 주장했다.

메탄가스는 수면 위로 올라오면 대기 중으로 바로 확산되는 성질이 있는데, 이때 항공기가 진입하면 항공기 통풍구로 메탄가스가 들어가게 된다. 결국 메탄가스로 인해 불이 붙은 항공기는 화염에 휩싸여 폭발하게 된다는 것이다.

실제로 버뮤다 삼각지대의 해역에는 엄청난 양의 메탄하이드레이트가 존재하는 것이 확인됐다. 이 밖에도 자기장 변화가 항공기의 전자 장비를 마비시켰다는 등 여러 가설이 나왔지만, 아직 정확한 원인은 밝혀지지 않았다.

기사: 이용성 차장
 
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