'불타는 얼음' 가스하이드레이트 응용기술 경쟁 '후끈'

한국도 예외가 아니다. 현재 가스하이드레이트에 의한 천연가스 수송·저장 관련 원천 기술 확보를 위해 수행 중인 연구 프로젝트가 가시적인 성과를 거두고 있다.

◆후발주자 한국, 기술 선도국 일본 맹추격

가스하이드레이트 수송을 위한 선박과 차량 개발에도 앞서고 있다. 일본 미쓰이(Mitsui)는 해상 가스하이드레이트 생산기지와 수송선을 연결해 선적할 수 있는 시스템을 개발하고 있다. 뿐만 아니라 기존 냉동트럭을 이용한 수송차량도 개발한 것으로 알려졌다.

한국은 2007년부터 뒤늦게 연구에 뛰어들었다. 지식경제부가 주도한 에너지 융복합 시스템 기술개발사업을 통해 가스하이드레이트 1단계 기반기술 연구를 시작했다.

3년간의 1단계 사업을 통해 플랜트 제작 및 운영에 관한 원천기술을 확보한 한국은 지난해 10월 파일럿 플랜트 설계와 제작을 위한 2단계 사업 연구에 돌입했다.

2단계 사업은 2012년까지 하루 생산 1~10톤급 파일럿 플랜트 기술개발 연구로 정부를 비롯해 대우건설, STX, 해양조선 등 5개 기업의 지원으로 진행되고 있다.

1단계 사업이 가스하이드레이트 기술확보를 위한 워밍업 단계였다면 이후부터는 중소형 가스전 개발을 위한 천연가스 고체화 파일럿 플랜트 개발에 중점을 둔다. 2016년 기술 상용화를 목표로 하고 있지만 실제로는 이보다 앞서 상용화한다는 목표로 총력을 다하고 있다.

사업을 총괄하고 있는 한국생산기술연구원의 이주동 박사는 "현재 후발주자인 한국이 일본을 좇는 형국이지만 각 요소기술 개발 측면에서 경쟁력을 확보할 계획으로 연구개발 중"이라고 말했다.

◆가스하이드레이트 응용기술 주목…왜?

문제는 이를 개발하기가 상당히 까다롭고 위험하다는 데 있다. 이정환 한국가스공사 연구개발원 박사는 "일단 수심이 깊고 해저면에 넓게 분포해 있어 탐사 자체도 어렵고 자칫하면 지질재해가 일어날 수 있다"며 "생산과정에서 메탄이 방출되면 기후변화를 초래할 수 있다"고 말했다.

하지만 가스하이드레이트 형성원리를 응용하면 훨씬 다양한 분야에 활용할 수 있다.

전통적으로 천연가스는 -162℃에서 액화한 상태로 파이프라인이나 선박으로 수송해왔다. 이 같은 액화기술은 개발 및 저장·수송비용이 비싸기 때문에 주로 대규모 가스전에 한해 적용되고 있다.

천연가스를 가스하이레이트와 같은 고체상태로 만들면 -15℃에서 천연가스를 저장·운반할 수 있다. 기존 LNG(액화천연가스) 방식보다 수송이 훨씬 간편해진다. 비용 절감효과도 크다.

경제성의 이유로 개발이 이뤄지지 않고 있는 중소형 가스전 개발에 용이한 기술로 평가되는 이유다.

이주동 박사는 "천연가스의 가스하이드레이트화 기술은 관련기술 파생 가능성이 높기 때문에 국가적으로 끌고 나가야 할 부분"이라고 강조했다.

◆가스하이드레이트 상업생산은 여전히 '요원'

가스하이드레이트는 전 세계적으로 약 10조톤(LNG 환산톤 기준)이 매장돼 있는 것으로 알려져 있다. 그득한 보물이 인간의 손길이 닿지 않는 곳에서 마냥 묻혀 있는 셈이다.

이 보물을 캐기 위해 주요 국가에서 중장기적 개발 접근을 시도하고 있다. 하지만 전 세계적으로 상업 생산기술이 개발되지 않은데다 지질재해 위험이 커 여전히 상당한 기간이 소요될 것으로 보인다.

미국은 2015년, 일본은 2016년 상업생산을 목표로 생산기술 개발에 매달리고 있다. 캐나다, 중국, 인도, 호주 등도 최근 관심을 갖고 연구를 진행하고 있는 것으로 알려졌다.

한국도 2015년 상업생산을 목표로 3단계 사업을 추진하고 있다. 현재 동해 울릉분지 해저 유망지역을 대상으로 가스하이드레이트 부존 사암층 확인 및 부존량 평가 작업을 위해 2단계 사업을 벌이고 있다.

가스하이드레이트 개발사업단은 2007년 동해 울릉분지 1차 시추에 이어 지난해 7월부터 80여일간 2차 시추를 완료했다. 시추 결과는 채취한 시료 분석을 거쳐 올해 상반기에 발표할 예정이다.

이를 바탕으로 2012~2014년 3단계 사업을 통해 시험생산 및 최적 상업 생산기법을 도출한다는 구상이다.

이정환 박사는 "가스하이드레이트는 비전통가스 가운데 매장량이 가장 많으면서도 상업화가 가장 어려운 자원"이라며 "본격 개발에 들어가면 온실가스 방출, 대륙사면 붕괴 등 자연재해가 우려되기 때문에 친환경적인 생산기법 연구가 중요하다"고 말했다.

김광균 기자 kk9640@e2news.com