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차세대 자원 가스 하이드레이트! 왜 주목받는가?
청정에너지, 풍부한 자원. 미래를 책임져줄 수 있을까?

‘세계는 에너지 전쟁 중’ 이라고 해도 과언이 아닐 정도로 많은 국가들이 에너지산업에 많은 힘을 쏟고 있습니다. 특히 현재 쓰고 있는 자원의 고갈문제나 환경문제 때문에 한계에 부딪히는데 이를 해결해줄 자원으로 가스 하이드레이트가 주목받고 있습니다. 우리나라는 자원이 부족해 거의 모든 자원을 수입하여 사용하는데 가스 하이드레이트는 동해의 독도 주변에 엄청난 양이 잠들어 있다는 것! 가스 하이드레이트에 대해 알아봅시다!


그전에 앞서! 이전에 제가 소개해드렸던 신재생에너지 분야의 기사도 함께 읽어보세요~

신재생에너지

조력발전 : 세계 최대규모의 신재생에너지 발전소가 한국에? (http://nstckorea.tistory.com/512)
풍력발전 : 풍력발전, 바람이 전기를 만든다! (http://nstckorea.tistory.com/545)

가스 하이드레이트(Gas Hydrate)란?
깊은 바다에서 저온과 고압상태에서 천연가스가 물과 결합해 생긴 고체 에너지원입니다. 물분자간 수소 결합으로 형성되며 메탄, 에탄, 프로판, 이산화탄소 등 가스 분자가 물리적으로 결합된 상태입니다. 메탄이 90%이상 인 것이 특징입니다. 깊은 바다에서는 얼음으로 존재하지만 높은 온도나 높은 압력 상태에서는 물과 가스가 분리되어 불을 붙이면 타오르는 얼음입니다. 이처럼 불에 타는 성질이 있어 ‘불타는 얼음’이라고도 불립니다.

함께 읽어보기 : 우리땅 독도, 왜그리 탐내는거야? (http://nstckorea.tistory.com/204)


가스 하이드레이트 어디에 있나?
지구에는 총 250조이라는 어마어마한 양이 매장되어 있는 것으로 추정됩니다. 이 양은 인류가 5천년동안 쓸 수 있습니다. 우리나라에는 동해 주위에 6조에 달하는 양이 매장되어 있는 것으로 추정됩니다. 이 양은 연간 천연가스 소비량의 100배에 달하며 국내 가스 소비량의 30년분의 양이며 150조원이 넘는 자원입니다. 주로 저온 고압의 퇴적층에서 생성되며 알래스카나 시베리아와 같은 석유, 천연가스 저류층이나 석탄층과 같은 인접된 지역에 많이 발견됩니다. 러시아, 캐나다 등 영구동토나 심해저에 많이 분포해 있습니다.

독도 주변에 많은 매장량이 있다고 한다. @Army Vet / http://www.flickr.com/photos/bryan_retreat/5604121739

어떻게 찾아냈을까?
가스 하이드레이트 탐사방법은 지질·지화학적 탐사, 지구물리 탐사, 지구물리검층 등의 방법이 있습니다. 지질·지화학적 탐사는 퇴적물과 해수를 채취해 분석하거나 잠수정에 카메라를 이용해 해저지형을 확인하는 간접적인 방법입니다. 이 분석을 통해 형성이나 가스의 기원을 파악할 수 있습니다.

지구물리 탐사는 하이드레이트의 물리적, 음향학적 특성을 이용한 방법입니다. 지구물리검층은 시추할 때나 시추 후에 지층에 대한 여러 물성 등을 연속적으로 측정하는 방법입니다. 검층장비를 시추공에 투입하여 전기적, 음향학적, 방사성, 전자기 등의 발생원을 통해 수신된 정보를 해석합니다.

왜 이렇게 열광하는가?
가스 하이드레이트가 가장 각광받는 이유는 청정에너지라는 것입니다. 현재 쓰고 있는 화력(석유나 석탄)에너지는 공해를 배출하고 원자력 에너지는 발전소 주변 해수의 온도를 높인다거나 발전소에 문제가 생기면 위험성이 큽니다. 반면 가스 하이드레이트는 연소시킬 때 이산화탄소 발생량이 미미하다고 합니다. 또 기존 석유이용시설을 이용해 에너지원으로 사용할 수 있습니다. 부존량 또한 풍부하여 미래의 에너지원으로 탁월하다는 평가를 받고 있습니다.

메탄의 주범인 가축 @Mike Licht, NotionsCapital.com / http://www.flickr.com/photos/notionscapital/4508058635


온실가스의 주범, 메탄이 많아 우려의 목소리도...
반면 우려의 목소리도 많습니다. 가스 하이드레이트에는 메탄이 90%이상 차지하고 있습니다. 메탄은 이산화탄소보다 20배 이상의 온실효과를 내는 기체입니다. 메탄이 방출되면 앞으로 지구 온난화를 더 가속화할 것이라는 전문가 의견도 있습니다. 또한 바다 밑에 있어 실제 상용화까지 걸리는 시간과 경제성에 대한 문제도 있습니다.

이미 세계는 상용화 전쟁
하지만 각 국은 상용화를 하기 위한 노력을 많이 하고 있습니다. 특히 일본의 기술력은 타국보다 앞서있다는 평가를 받고 있습니다. 가스 하이드레이트 생산 공정 개발을 2002년부터 시작하여 생산 기지와 수송선을 연결해 선적할 수 있는 시스템을 개발 중입니다. 수송차량도 개발한 것으로 알려져 있습니다.
우리나라는 2007년부터 사업에 뛰어들었으며 2014년 기술 상용화를 목표로 하고 있습니다.

@EscoPhotog / http://www.flickr.com/photos/87250300@N08/8025104769

우리나라는 2015년부터 탄소배출권 거래 제도를 시행하는가 하면 온실가스 감축의무국으로 또한 지정될 가능성이 높습니다. 이런 시기인 만큼 청정에너지자원인 가스 하이드레이트의 관심이 필요한 때입니다. 에너지수입국에서 에너지생산국의 변모도 기대해봅니다.


참고 :
 http://www.gashydrate.or.kr/ (가스하이드레이트 개발사업단)

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

 지난 달 초, MBC에서 방영된 다큐멘터리 ‘남극의 눈물’에서 황제펭귄의 부정이야기가 화제가 됐습니다. 당시 시청자들은 잘 알려지지 않은 미지의 세계, 남극에 대한 높은 관심을 보였는데요, 그래서 이번에는 ‘남극의 눈물’을 통해 본 신비의 대륙으로 불리는 남극의 환경과 생태계, 과학기지 등에 대해서 알아보겠습니다.

남극대륙, 낱낱이 살펴본다.
 남극, 사실 남극의 경계선은 크게 두 가지입니다. 하나는 남위 66도에 있는 ‘남극권 경계선’, 하나는 남극 대륙 근처의 찬 해수와 그 북쪽 바다의 따뜻한 해수가 만나는 폭 40km의 ‘남극 수렴선’입니다. 천문학자들은 하루 종일 낮이거나 밤일 때가 생기는 ‘남극권 경계선’ 안쪽을 남극이라고 부르고, 생물학자들은 해양 생태계가 바뀌는 ‘남극 수렴선’ 안쪽을 남극으로 봅니다. 그렇다면 우리는? 네, 보통 남위 60도 안쪽을 남극이라고 보면 됩니다.

 남극대륙은 중국과 인도를 합친 것과 같은 크기로, 지구상에서 다섯 번째 크기를 가진 대륙입니다. 전체면적의 98%정도가 일 년 내내 두꺼운 빙원으로 둘러싸여있으며 북극보다 더 추운 것이 특징입니다. 연평균온도는 -23도로 나무가 전혀 없습니다. 꽃피는 식물도 몇 종류가 없으며 대부분은 지의류입니다. 그리고 남극에는 곰이 없다는 것도 알아두세요! 곰은 북극에만 있습니다.

남극 빙산의 모습 출처:극지연구소

남극 탁상형 빙산 모습 출처:극지연구소

 우리는 이렇게 크고 어마마한 하얀 남극 대륙 중에서도 제일 먼저 발견된 ‘사우스셔틀랜드’ 군도를 더욱 유심히 살펴보겠습니다. 그곳에 있는 ‘킹 조지’ 섬은 우리나라의 세종기지도 있고 다른 나라 국제 남극 연구의 전초 기지가 모두 모여 있는 곳 이기도합니다.
 사우스셔틀랜드는 가장 확실한 기록에 의하면 영국의 상선 윌리엄스 호의 선장 윌리엄 스미스가 1819년 2월 19일 처음으로 발견했습니다. 그는 영국의 북쪽에 있는 셔틀랜드 군도와 위도가 비슷하다고 하여 ‘사우스셔틀랜드’라고 이름을 정했다고 합니다. 그리고는 영국의 동전 그릇을 묻어 영국 땅임을 선언하는 의식까지 치렀습니다. 당시는 임자 없는 섬을 발견하면 자기나라의 땅으로 만들었기 때문이죠.
 그 후 영국, 러시아, 미국 등 선원들이 사우스셔틀랜드에 있는 리빙스턴 섬, 그리니치 섬, 포버트 섬, 넬슨 섬 , 킹조지 섬 등등 계속해서 차례로 새로운 섬들을 발견해 나갔고, 남쪽으로 항해하던 도중 결국 남극반도 해안까지 발견했다고 합니다. 하지만 누가 남극대륙을 최초로 발견했는지는 아직도 의견이 분분합니다.
 그리고 최초의 남극점 발견은 1911년 12월 14일 노르웨이의 아문센이 달성했습니다.

<로알 엥엘브렉트 그라브닝 아문센(Roald Engelbregt Gravning Amundsen)> 위키피디아


혹한 속의 남극 생명들
 남극하면 가장 먼저 떠오르는 포유동물은 펭귄입니다. 펭귄의 종류는 아주 다양합니다. 아델리펭귄, 턱끈펭귄, 마카로니펭귄, 황제펭귄 등. 그렇지만 뽈록한 하얀 배와 까만 등은 모든 펭귄이 가지고 있는 독특하면서도 귀여운 특징입니다. 남극에 있는 펭귄가운데 가장 크고 가장 남극다운 느낌을 주는 펭귄이 바로 황제펭귄이라고 합니다. 특히 황제펭귄은 영하 50도에서 살아남기 위해 서로의 몸으로 둘러싸는 허들링으로 혹한의 겨울을 견뎌냅니다. 허들링 안쪽은 10도가량 기온이 높다고 하는데요. 가장 바깥쪽에 있는 펭귄들이 추워질 때 즈음, 바깥쪽에 있던 펭귄은 안쪽으로, 안쪽으로 있던 펭귄은 바깥쪽으로 이동하면서 추위를 이겨냅니다. 이기심을 버리고 서로 돕는 지혜를 쓰는 것입니다.
 이 외에도 해표류와 물개류, 고래 그리고 다양한 해양식물들까지 깨끗한 나라 남쪽에서 살고 있는 생명들은 아주 다양합니다. 여기에는 희귀 동식물도 많기 때문에 규제를 통해 보존되고 있습니다. 부디 인간의 손길이 닿지 않고 생태계가 보존되어야 할 텐데 말이죠.

마카로니 펭귄 출처:mbc남극의 눈물 홈페이지

 

황제펭귄의 허들링 출처:mbc남극의 눈물 홈페이지

남극의 생태계 출처:극지연구소


신비로운 백야(白夜)현상과 극야(極夜)현상!

 최근 mbc ‘남극의 눈물’의 촬영감독이 남극의 ‘흑야’현상을 보고 아름다움을 감추지 못했는데요, 사실 흑야라는 표현보다는 ‘극야’가 맞습니다. 그럼 극지방에서만 일어난다는 백야와 극야현상에 대해서 자세히 짚어 보겠습니다.

 백야(白夜)는 위도가 높은 지역에서 여름동안 밤에 어두워지지 않는 현상을 말합니다. 밤이 어둡지 않기 때문에 ‘하얀 밤’이라는 표현을 씁니다. 또한 ‘한밤의 태양’이라고 부르기도 합니다. 극권 안쪽으로는 24시간 이상 낮이 지속되는데 특히 극점에서는 낮이 185일 정도 지속된다고 합니다. 이런 현상은 지구 자천축이 23.44도 기울어져 있기 때문에 위도가 남, 북위 66.56도 이상인 지역에서 여름에 햇빛이 비치는 곳과 그 곳의 표준시가 일치하지 않아서 생기는 것입니다.
 반대로 겨울에 극권 안쪽에서 24시간 이상 해가 뜨지 않는 기간도 있습니다. 이 현상이 바로 극야(極夜)입니다. 백야와 극야현상 모두 서로 다른 반구에서 일어나는데 북반구에서 백야가 일어나면 남반구에서는 극야가, 남반구에서 백야가 일어나면 북반구에서는 극야가 일어난다고 합니다.

극야현상 출처:영국BBC 캡처


미래자원의 보고 남극, 앞으로의 운명은?
 현재 남극대륙과 주변은 대규모 유전이 존재할 가능성이 높고 막대한 양의 가스 하이드레이트가 매장되어 있음은 이미 알려져 있습니다. 그리고 남극크릴을 비롯하여 극지해양생태계가 포함하는 엄청난 양의 생물자원은 아직 미개발 상태입니다. 하지만 극지해양생태계는 역동적인 만큼 쉽게 균형이 깨질 수 있으므로 재생가능한 자원도 지속 가능한 방법으로 이용하려면 아주 지혜로운 관리가 필요합니다.

 이렇게 미래의 자원을 보유 하고 있는 남극과 북극! 인간들의 무지막지한 개발과 생태계 파괴는 막아야만 합니다. 이를 위해 국제적으로 남극조약도 맺고 꾸준히 남국조약협의당사국회의도 이루어지고 있습니다. 그리고 개발보다는 연구를 목적으로 남극에는 많은 연구기지들이 들어서 있습니다. 다음번 남극 이야기에서는 남극에 있는 우리나라 연구기지를 살펴보고 하는 일에 대해서 알아보겠습니다. 또한 남극을 위협하고 있는 요소들을 집어내어 기후변화와 환경문제도 함께 알아보겠습니다. 다음번 이야기도 기대해 주세요.

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 조 선 율

 

 


 

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