[이슈로보는RnD] ‘불의 정원’ 속 불길이 꺼지지 않는 이유는?|

[,하은초]

그 어떤 바람에도 꺼지지 않고 활활 타오르는 불이 있다. 바로 포항 철길숲 끝에 위치한 ‘불의 정원’이다. 이 불길의 정체는 무엇일까? 바로 천연가스 종류의 하나인 메탄가스다. 2017년 3월 포항시가 숲을 조성하기 위해 땅을 파다가 천연가스가 분출하는 바람에 불길이 꺼지지 않고 3년째 계속 타오르고 있다. 얼마 가지 않아 불이 꺼질 거란 추측과 달리 지금까지도 꺼지지 않은 채 관광명소로 자리 잡았다.

한국가스공사와 한국지질자원연구원에 의하면 이 불의 정원 지하에 매장된 천연가스를 LNG(액화천연가스)로 환산할 경우, 약 3만 톤가량이라고 한다. 꽤 많아 보이지만, 실제로 이 매장량을 다 쓸 수 있는 것은 아니다. 천연가스를 에너지로 바꾸는 기술이 필요하기 때문이다.

그렇다면 천연가스는 무엇이고, 어떻게 해야 에너지로 활용할 수 있을까?

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새로운 에너지원으로 각광받고 있는 천연가스

탄화수소 자원은 일반적으로 석유와 천연가스로 나뉜다. 이 중 기체상 탄화수소인 천연가스가 지하 저류층에서 석유의 상부에 가스캡(gas cap) 형태로 존재하는 경우, ‘석유동반가스(associated gas)’라 한다.

천연가스가 저류층의 석유에 용해돼 있다가 압력이 감소하는 경우 기체상으로 분리되는 형태로 발달하기도 하며, 저류층의 탄화수소 중 석유는 미미하고 천연가스가 대부분인 경우 이를 ‘석유비동반가스(non-associated gas)’라 한다.

천연가스는 환경을 파괴하지 않아 새로운 에너지원으로 주목받고 있다. 현재 우리나라는 동해 가스전에서 유일하게 천연가스를 생산하고 있는데, 해상에서 드는 개발 비용과 유지 비용을 감안하면 경제성이 낮아 실제 채굴하여 사용하기가 쉽지 않은 상황이다.

그렇다면 어떻게 해야 천연가스를 지속적인 에너지원으로 사용할 수 있을까?

천연가스에서 고효율 저비용의 수소를 만들다!

세계적인 급격한 기후변화로 친환경 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 국내 연구진이 천연가스에서 순도 99.99퍼센트의 수소를 생산하는 기술 개발에 성공했다. 2020년 6월, 한국에너지기술연구원에서 개발한 ‘고순도 수소생산유닛’ 기술이 그것이다.

이 기술은 물이 아닌 천연가스에서 수소를 분리해 생산하는 것으로, 도시가스 파이프라인에 연결만 하면 되기 때문에 도심지 인근에도 설치할 수 있다. 특히 그동안은 수소 생산 설비의 핵심 기술인 ‘개질 반응기’를 모두 일본에서 수입해왔는데 이번에 국산화에 성공한 데다, 비용도 1대당 10억 원 정도로 기존의 3분의 1 수준으로, 앞으로 고효율 저비용의 수소를 개발해 다양한 곳에서 활용할 수 있을 전망이다.

한국에너지기술연구원이 개발한 ‘고순도 수소생산유닛’ 시스템(이미지 : 한국에너지기술연구원)

우리나라의 천연가스 연구, 어떻게 진행되고 있을까?

천연가스는 세계 여러 곳에 매장돼 있다. 현재는 러시아, 중동, 유럽, 북아프리카 등에서 대규모로 생산되며, 우리나라도 천연가스를 생산하고 있다. 환경을 오염하지 않고 지구를 지키기 위한 새로운 에너지인 천연가스를 개발하기 위한 다양한 연구들은 오늘도 진행되고 있다.

NTIS에서 서비스되는 ‘이슈로보는R&D’에서는 현재 국가개발 예산으로 이루어지고 있는 천연가스 관련 연구과제 현황을 살펴볼 수 있다. 주요 연구 과제는 59건, 이 과제들에 투입된 연구비는 352억 7,600만 원으로, 그 결과 논문 317건과 특허 111건의 성과를 올릴 수 있었다.

천연가스와 관련된 연구는 한국기계연구원, ㈜제이엔케이히터, ㈜씨이에스, ㈜에코프로, 연세대학교 등을 중심으로 이루어지고 있다(2019년 연구비 기준). 이들 기관에서는 천연가스, 수소, 천연가스개질, 수소제조, 촉매 등을 중심으로 관련 연구를 지속하고 있다(이슈로보는R&D ‘천연가스’의 과제목록 키워드 참조).

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[출처] [이슈로보는RnD] ‘불의 정원’ 속 불길이 꺼지지 않는 이유는?|작성자 NTIS