[사이언스 포럼]'불타는 얼음' 가스하이드레이트에 주목하라

김문구 한국해양과학기술원 책임연구원

가스는 일반적으로 기체 상태로 존재하지만 시베리아와 같은 영구 동토지역의 깊은 땅속이나 수심 수백m 이상의 심해에서는 낮은 수온과 높은 압력 때문에 천연가스가 물과 결합해 딱딱한 고체 상태로 존재한다. 이를 가스하이드레이트라 부른다. 주로 해조류나 플랑크톤과 같은 생물 사체의 변성과정에 의해 생성되고, 90% 이상이 메탄으로 구성되기 때문에 메탄하이드레이트라고 부르기도 한다.
　해저에 있는 가스하이드레이트 1ℓ를 캐내면 무려 약 200ℓ의 천연가스를 뽑아낼 수 있을 정도로 많은 양의 가스가 압축되어 담겨져 있기 때문에 가스하이드레이트는 새로운 에너지원으로 가치가 매우 높다.

특히나 석유, 석탄 등 화석연료가 고갈되어 가는 현시점에서 가스하이드레이트는 친환경적인 대체에너지원으로 주목받고 있다. 가스하이드레이트의 매장량은 전 세계적으로 약 10조t에 이를 것으로 파악된다. 이는 지금과 같은 추세로 전 세계가 200년에서 500년 동안 사용할 수 있는 실로 엄청난 양이라고 한다. 우리나라 동해 울릉분지에도 약 6억t의 가스하이드레이트가 매장되어 있는 것으로 추산되고 있다. 이는 현재 우리나라 천연가스 소비량의 약 30년치에 해당하는 양이다.

이처럼 엄청난 자원적 가치를 지니고 있는 가스하이드레이트에 대한 연구에서 가장 앞선 나라는 미국과 일본이다. 미국은 약 30년 전인 1980년대 초 이미 심해저에서 가스하이드레이트 실물을 채취하는 데 성공할 정도로 앞선 탐사기술을 보유하고 있다. 일본 역시 1980년대부터 집중적인 연구를 시작해 1989년에는 일본 근해에서 가스하이드레이트 실물 채취에 성공했다.

오래전부터 활발한 연구활동을 벌여온 미국, 일본 등에 비해 우리나라에서는 2005년 처음으로 산업통상자원부가 주관하고 한국석유공사, 한국가스공사, 한국지질자원연구원이 공동 출연한 '가스하이드레이트 개발사업단'이 출범해 동해에서 집중적인 탐사를 실시했으며, 2007년 국내 최초로 동해 울릉분지에서 가스하이드레이트 존재를 확인했다.

가스하이드레이트가 청정연료로 주목받고 있는 까닭은 메탄이 연소될 때 발생하는 이산화탄소의 양이 다른 화석연료에 비해 현저히 적기 때문이다. 그러나 채굴 과정에서 메탄이 대기 중으로 직접 방출된다면 이산화탄소보다 더 심각한 온실효과를 일으킬 수 있다는 우려도 제기되고 있다. 또한 가스하이드레이트는 온도가 올라가거나 압력이 감소하게 되면 쉽게 분해되기 때문에, 온도와 압력조건 변화에 의해 해저 가스하이드레이트층이 분해되면 이에 따른 해저지반 침하를 초래할 수도 있고, 이어서 쓰나미와 같은 엄청난 피해가 생길 수도 있어 가스하이드레이트 개발에 신중해야 한다는 목소리도 있다.

가스하이드레이트의 개발과 보존이라는 상반된 가치 속에서도 꾸준한 과학적인 조사는 반드시 필요하다는 의견이 지배적이다. 우선은 가스하이드레이트 채취를 위한 기술적 어려움을 극복하고 경제성을 확보하기 위한 연구가 선행되어야 할 것이다. 이와 더불어 가스하이드레이트 부존지역 또는 메탄가스 방출 지역에서 심해 해저환경 및 생태계 연구, 채광에 따른 지역적, 지구적 환경변화 예측 연구 등 개발에 따른 문제점 예측 및 해결을 위한 꾸준한 연구가 필요한 시점이다.

김문구 한국해양과학기술원 책임연구원