미래의 새로운 에너지원으로 여겨지는 또 하나의 자원은 ‘가스 하이드레이트(gas hydrate)’다.
‘가스 하이드레이트’는 섭씨 0도 26기압, 10도 76기압 등의 저온·고압 조건하에서 천연가스가 물 분자와 결합해 형성된 고체 상태의 결정 물질이다.
물 분자 내부에 메탄으로 구성된 가스 분자가 포집된 상태로 존재한다. 주성분이 메탄 90퍼센트 분자로 구성돼 있어 ‘메탄 하이드레이트(Methane Hydrate)’라고도 불린다.
드라이아이스와 형상이 유사하며, 불을 붙이면 타는 성질이 있기 때문에 ‘불타는 얼음(burning ice)’으로 불린다.
1시시의 가스 하이드레이트가 해리될 경우, 170시시의 메탄가스가 생산되므로 자연 상태의 고밀도 직접 에너지원으로 평가받고 있다.
가스 하이드레이트는 메탄 이외에도 에탄, 프로판, 이산화탄소 등의 가스 분자가 물리적으로 결합된 셔벗형상이다.
수압이 높은 심해에서는 물이 얼음이 되지 못하고 물-얼음의 중간 형태를 띠게 되는데, 이때 천연 메탄가스가 물 분자 사이에 공간을 채우면서 가스 하이드레이트가 형성되는 것으로 알려진다.
셔벗 형태의 얼음으로 존재하는 가스 하이드레이트는 온도가 높아지거나 압력이 낮아지면 물과 가스로 분리되는데, 이때 가스가 급팽창하면서 불이 붙는 것이다.
가스 하이드레이트는 이산화탄소를 저온 고압 상태로 만들면 고체상태에 머물다가, 대기압 상태에서 기체로 변하는 드라이아이스와 유사하다.
드라이아이스의 승화점은 -78.5도이기 때문에 기체로의 승화와 낮은 온도가 마련되면 얼음보다 차갑고 상태 변화 시 수분을 남기지 않아 효과적인 냉각제로 사용된다.
드라이아이스가 이산화탄소를 고체로 만든 것이라면, 가스 하이드레이트는 메탄을 고체로 만든 것이라고 할 수 있다.
가스 하이드레이트는 생성 조건인 저온 고압 상태를 반대 조건인 고온 저압으로 바꿔서 메탄 가스를 해리시켜 생산한다. 대표적인 생산 법으로는 열을 주입해 해리시키는 ‘열공법’과 압력을 낮춰서 생산하는 ‘감압법’이 있다. 캐나다와 일본에서 소규모 시험생산에 성공했으나 아직 상업적 생산 단계에 이르지는 못하고 있다.
가스 하이드레이트는 전 세계 각 지역에 걸쳐 약 2830조 입방미터이상(약 10조 톤) 매장돼 있을 것으로 추정된다. 이는 지구에 있는 석탄과 석유를 합한 양보다 2배 정도 많다.
국내에도 동해 울릉분지에 가스 하이드레이트의 존재가 확인됐으며, 2005년부터 현재까지 탐사와 개발 활동이 진행 중이다. 국내 부존량은 연간 가스 소비량을 기준으로 약 30년간 사용할 수 있는 6억2000만 입방미터로 추정된다.
산업통상자원부는 산하에 가스 하이드레이트 개발사업 단을 두고 한국가스공사, 한국지질자원연구원, 한국석유공사 등이 참여해 2016년까지 가시적인 성과를 내기 위해 애쓰고 있다.
