동해서 초대형 가스하이드레이트 찾았다

동해서 초대형 가스하이드레이트 찾았다 3곳 모두서 발견..130m구간에 부존 6억톤 이상될 수도..2015년 상업생산 목표

▲ 산업자원부는 22일 가스 하이드레이트 사업단이 포항기점 동북방 135km 지점 울릉분지 심해저층에서 대규모 가스 하이드레이트 ...

 우리나라가 동해안 울릉분지 해역 3개 지점에서 초대형 가스하이드레이트 구조를 발견하는데 성공했다.

이는 130m 구간에 이르며 매장량이 6억톤을 넘을 것으로 추정되고 있다. 정부는 오는 2015년 상업생산을 목표로 하고 있어 향후 새로운 에너지 개발경쟁에서 앞서갈 수 있는 계기를 마련했다.

가스하이드레이트는 화석연료를 대체할 21세기 새로운 청정 에너지원으로, 천연가스가 영구동토나 심해저의 물과 결합해 형성된 고체 에너지원을 말한다. 태울 때 이산화탄소 배출량이 화석연료의 24%에 불과하다.

산업자원부는 지난 9월25일부터 54일간 수심 1800m 이상의 동해 울릉분지 해역 3개 지점에서 가스하이드레이트 시추작업을 벌인 결과, 포항지점 동북방 135km 지점의 깊은 해저층에서 130m에 달하는 초대형 가스하이드레이트 구조를 발견했다고 22일 밝혔다.

특히 이번 시추를 통해 확인한 130m 구간은 우리보다 앞서 시추에 성공한 일본 인도 중국 등의 구조보다 훨씬 큰 규모.

▼동해 가스하이드레이트 부존 위치
 
또 이 지점에서 북방 9km 떨어진 지역에서 실시한 시추작업에서도 100m 구간에 걸친 가스하이드레이트 구조를 발견했고 남방 42km 떨어진 지점에서도 1m 구간의 구조를 발견하는 등 3곳 모두에서 시추에 성공했다.

산자부는 "이번 성공으로 울릉분지 내 가스하이드레이트 부존이 국지적인 것이 아니라 막대한 양이 광범위하게 분포하고 있을 가능성을 확인한 셈"이라며 "이로써 우리나라는 미국 일본 인도 중국에 이어 세계에서 5번째로 심해저 가스하이드레이트 부존을 확인한 국가가 됐다"고 설명했다.

이번 시추작업은 가스하이드레이트 개발사업단을 구성하고 있는 석유공사와 지질자원연구원, 가스공사(036460)의 전문 기술진이 주축이 됐다.

또 14곳의 시추 후보지 가운데 지질구조 유형별로 대표성을 가진 5개 지역에 대한 예비시추결과 선정된 3곳에서 모두 가스하이드레이트가 발견됨에 따라 동해 매장량이 6억톤 이상 될 수 있다는 게 전문가들의 평가다.

정부는 이번 시추결과 확보한 자료와 내년 실시할 정밀 물리탐사 결과를 종합해 내년 상반기 중에 가스하이드레이트 발견지점 인근에 대한 1차 매장량을 발표할 예정이다.

또 내년부터 시작될 2단계 사업에서는 상업적 생산기술 개발에 역점을 두고 생산기술 개발 등 R&D 사업에 60억원의 예산을 지원하는 등 2단계 사업에 총 850억원을 지원할 방침이다.

입력 : 2007.11.22 11:19 / 수정 : 2007.11.22 11:51

가스하이드레이트 기술개발 현황 및 전망

환경친화적 차세대에너지 각광 [가스뉴스 kgnp@gasnews.com]

가스

최근 국내 에너지 수요는 산업발전과 더불어 계속 증가하고 있는 추세이고 세계 에너지자원의 수급동향은 불안정한 상태를 유지하고 있다. 따라서 대부분의 석유 및 천연가스 수요를 수입에 의존하는 국내에서는 1979년 이후 석유 및 천연가스 개발을 시작하여 최근까지 많은 인력과 자금이 투자되고 있다.

석유나 천연가스는 일반적으로 지하의 다공질 암반 저류층에 액체나 기체의 형태로 매장되어 있지만, 최근에는 수심 500m 이상의 심해저(深海底) 퇴적층이나 추운 동토(凍土)지대에서 물과 결합하여 얼음과 유사한 결정체인 가스 하이드레이트 형태로 매장되어 있음이 제시되었으며, 탐사나 시추를 통해 확인된 바 있다.

가스 하이드레이트는 낮은 온도·높은 압력(例: 0℃ 26 기압, 10℃ 76 기압에서 생성)하에서 가스와 물이 결합되어 만들어진 고체형태의 수화물(그림 2)을 말하는데, 겉보기에는 드라이 아이스(dry ice)와 거의 유사하여 대기 중에서 물과 가스로 쉽게 분리되며, 1 m3 가스 하이드레이트 안에는 약 164 m3의 가스가 함유되어 있다.

하이드레이트의 매장량은 미국의 USGS 보고서에서 제시된 바와 같이 약 10,000 기가톤에 달하는 것으로 추정되는데, 이는 메탄 가채 매장량의 100배 정도이며, 석유 및 석탄을 포함하는 전체 화석연료 매장량의 2배에 달하는 양이다. 또한 일본 해역 주변에도 자국에너지 소비량의 100년 이상 사용할 수 있는 가스 하이드레이트가 매장되어 있다고 발표하고 있어서 21세기 화석에너지를 대체하여 자리매김 할 신에너지로 평가받고 있다.

국내외 기술개발 현황

미국, 일본을 비롯한 여러 선진국에서는 가스 하이드레이트의 자원화에 관한 활발한 연구가 진행되고 있다.

미국의 경우, 1982년부터 본격적으로 하이드레이트에 관한 기초연구에 착수하였으며 1998년 과학기술재단에서 첫해 500만 불에서 2000년부터는 하이드레이트 개발지원을 위한 특별법 (Methane Hydrate R&D Act)까지 제정해 5년간 4,750만 불의 연구비를 투자하여 2015년에는 상업적 개발을 목표로 하는 중장기 프로그램을 진행하고 있다.

일본은 안정적인 에너지 자원의 확보 차원에서 다른 나라에 비해 매우 적극적이고 신속하게 이루어지고 있다.

1994년 이미 자국내 매장량 평가를 완료하고 1995년 4월부터 통산성의 주도하에 일본석유공사, 일본지질조사소와 10개의 민간기업이 컨소시움을 구성하여 약 5,000만 불을 투자하는 5개년 프로젝트를 수행하였으며, 현재 일본 남해(Nankai Trough)에서 확인된 가스 하이드레이트전의 시험생산을 위한 국제 프로젝트를 주관하고 있다.

특히 캐나다 북서부 Mallik Field에서 5개국 10개 기관이 참여하는 시험생산 프로젝트에서 6,700만 달러에 달하는 총 사업비의 절반을 부담하여 시험생산에 성공하는 등 가스 하이드레이트 개발에 적극적이다.

이외 러시아를 비롯한 몇몇 유럽국가 등에서도 자원으로서의 활용 및 수송관점에서의 기술개발이 한창 진행중이며, 특히 인도의 경우 향후 에너지원의 안정적 확보를 목적으로 국가차원의 가스 하이드레이트 R&D 프로그램인 National Gas Hydrate Programme (NGHP)을 수행하며, 탐사 프로그램에만 5,600만 불의 예산을 투자하고 있다. 

최근 중국에서도 자국내 해역에서의 가스 하이드레이트 탐사를 통한 부존확인 및 국제학술회의를 주관하는 등 적극적인 기술개발 의지를 보이고 있다.

국내에서는 1995년부터 국책연구소를 비롯한 일부 대학에서 하이드레이트에 관한 연구가 시작되어 기초연구 및 탐사를 수행 한 바 있으며, 최근에는 정부의 지원하에 한국가스공사 및 한국지질자원연구원이 공동으로 국내 동해지역의 가스 하이드레이트 생성 잠재력과 부존 유망 지역을 규명하기 위한 5개년 광역탐사 및 기초연구개발 사업을 진행하였다.

2000년부터 2004년까지 약 30억원을 투자해 동해 전 해역에 대해 가스하이드레이트 기초 탐사가 수행되어 수심 약 1,000m 이상의 동해지역에서의 가스하이드레이트 부존가능성을 확인하였으며 이를 토대로 부존 유망지역을 광역적으로 도출하였다.

정확한 수치는 아니지만 부존 면적으로 보아 약 6억 톤 이상의 가스하이드레이트가 매장되어 있을 것으로 추정되며, 이는 우리나라가 최소 30년간 사용할 수 있는 양으로 현재의 천연가스 가격인 톤당 250달러를 적용하면 약 1,500달러 이상의 수입대체 효과를 얻을 것으로 예상된다.

이러한 결과를 바탕으로 정부에서는 기초탐사로 드러난 가스 하이드레이트에 대한 시추작업과 매장량 평가를 위해 오는 2007년까지 667억원을 투입하는 1단계 사업을 포함 2014년에는 가스하이드레이트에 대한 시험생산 및 상업생산기술을 완성하는 10개년 중장기 계획을 수립하고 가스공사, 석유공사, 지질자원연구원 등으로 구성된 전담 사업단을 설립하여 단위사업을 일원화시키고 있다.

풍부한 매장량과 환경 친화적인 자원으로써 가스 하이드레이트는 미래 주요 에너지원이며, 동해에 부존 가능성이 존재하므로 이러한 중장기 계획이 성공적으로 수행될 경우 오는 2014년 이후에는 가스하이드레이트에 대한 상업생산기술이 완성될 수 있을 것이다.

상업적 개발 가능성

미국은 1980년대 초부터 가스하이드레이트에 대한 연구를 시작하여 2015년 상업적 개발을 목표로 정부주도의 가스하이드레이트 사업을 추진 중에 있다.

일본은 자국의 빈약한 에너지 부존 상황을 타개하기 위해 가스하이드레이트 개발에 많은 기대를 하고 있다.

1980년대 초에 시작된 탐사를 필두로 이미 상당량의 가스하이드레이트 매장량을 확보하여 미국과 비슷한 시기의 생산을 목표로 연구에 박차를 가하고 있다.

5개국 국제공동 프로그램인 말릭 프로젝트는 일본의 가스하이드레이트에 거는 기대가 어느 정도인지 보여주고 있다. 말릭 프로젝트는 최초의 성공적인 가스하이드레이트 시험생산이었다는 점에서 향후 상업적 생산의 청신호를 보여준 사례이다.

많은 전문가들은 현재의 기술발전 추세라면 조만간 생산기술을 확보하여 현재의 천연가스 개발비보다 약 30% 증가된 비용으로 가스하이드레이트를 생산할 수 있을 것으로 예측하고 있다.

그러나 해저 2000~3000m를 시추해야 하는 기존의 천연가스전과는 달리 가스하이드트는 수백m의 시추로 개발이 가능하므로 향후의 기술개발 여하에 따라 오히려 개발비가 낮아질 가능성이 높다.

현재 가스하이드레이트 해리속도 조절 문제 등 핵심적인 기술이 확보되지 않았으나, 전 세계 수많은 국가에서 가스하이드레이트 개발사업을 적극적으로 추진하고 있어 조만간 획기적인 기술발전을 이룩할 것으로 예측하고 있다.

결론 및 제언

2000년부터 시작된 우리나라의 가스하이드레이트 기초탐사 결과로 볼 때, 수심 1,000m 이상의 동해지역에서 가스하이드레이트의 부존가능성을 간접적으로 시사하는 여러 반사면이 확인되었고, 가스하이드레이트 형성조건을 만족하는 것으로 나타났다.

그러나 가스 하이드레이트 부존에 대한 보다 확실한 결론을 얻기 위해서는 가장 매장량이 풍부할 것으로 판단되는 지역을 선정 후 향후 정밀탐사를 거쳐 시추를 통해 확인해 가는 절차를 진행해 나가야 할 것이다.

가스하이드레이트는 분명히 풍부한 매장량과 환경 친화적인 자원으로써 차세대 에너지이고, 동해에 부존 가능성이 있으므로 우리나라의 미래에너지를 선점할 수 있는 좋은 기회임은 틀림없다. 국내 부존 가스 하이드레이트의 개발이 성공적으로 이루어질 경우 화석연료의 고갈에 대비한 국가 에너지 안보의 확보에 기여할 수 있을 뿐 아니라 막대한 에너지 수입액의 대체를 통한 국부의 증가와 산업경쟁력의 향상에 기여하고 온실가스의 저감을 통한 지구환경문제의 해결에도 일익을 담당할 것으로 기대되고 있다.

그러나 기술을 개발하여 활용하기까지는 많은 연구투자비와 개발기간이 요구된다.

현재까지의 탐사 및 기술개발 결과는 긍정적인 결과로 판단되나 가스 하이드레이트 개발을 위한 시작단계이며 관련 연구인력도 부족한 상태로 지속적 관심과 투자로 기술개발이 진행되어야 할 것이다.

따라서 정부를 비롯한 유관기관의 긴밀한 상호협조와 강력한 개발의지를 통해 가스 하이드레이트 기술개발사업을 지속적으로 발전시켜 간다면 국내 미래 에너지 확보에 대한 전망은 매우 밝을 것으로 판단된다.

집필자 ycin6306 (2006-02-14 18:21)

<한국가스공사 연구개발원 LNG기술연구센터 조원일 책임연구원>

출처 : [기타] 블로그 집필 - <고압가스용기>