기자명 문병도기자
  • 입력 2018.03.05 11:42

kaist 권태혁교수팀, 점토 퇴적층서 가스 하이드레이트 대량 생성 원리 규명

[뉴스웍스=문병도기자]

권태혁(왼쪽) 교수와 박태형 박사과정생 <사진제공=kaist>

'불붙는 얼음'으로 불리는 천연가스 하이드레이트가 바다 속 점토질 퇴적토에서 다량으로 생성되는 원리가 국내 연구진에 의해 규명됐다. 

천연가스 하이드레이트는 메탄 등의 천연가스와 물 분자로 이뤄진 얼음과 비슷한 결정구조에 갇혀있는 고체물질이다. 불에 타는 성질 때문에 '불붙는 얼음'으로 불리는데, 동해 해저에 막대한 양이 매장돼 있어 차세대 대체에너지로 주목받고 있다.

점토질 퇴적토에서는 가스 하이드레이트 생성이 어렵다는 것이 일반적인 이론이다. 하지만 전 세계적으로 해저 점토질 퇴적층에서 다량의 가스 하이드레이트가 발견되고 있어 기존 이론과 상반된 현상에 대한 원인을 규명하는 것이 과제로 남아 있었다. 

권태혁 한국과학기술원(kaist) 건설및환경공학과 교수 연구팀은 물에 전기장을 가해 점토 표면과 같이 물 분자들의 분극화를 구현한 뒤 물 분자들의 가스 하이드레이트 결정 생성 속도를 측정했다.

그 결과 점토 표면과 비슷한 크기의 전기장(10kV/m)을 물에 적용했을 때 가스 하이드레이트 결정핵 생성 속도가 약 6배 이상 빨라지는 것을 관찰했다. 이는 물 분자가 전기장에 의해 분극화되면 분자 간 수소 결합이 부분적으로 약해지고 내부에너지가 감소되기 때문인 것으로 밝혀졌다.

이로써 점토광물의 존재가 하이드레이트 생성을 방해하는 것이 아니라 특정 조건에서는 오히려 하이드레이트 생성을 촉진한드는 것이 밝혀졌다. 

권 교수는 “이번 연구를 통해 점토질 퇴적토에서 가스 하이드레이트가 많이 발견되는 이유에 대해 좀 더 이해할 수 있게 됐다”며 “멀지 않은 미래에 인류는 가스 하이드레이트를 에너지 자원으로 생산하고 소비할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

박태형 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 환경 분야 국제 학술지 ‘인바이러멘탈 사이언스&테크놀로지(Environmental Science & Technology)’ 2월 3일자 온라인 판에 게재됐다.

물 분자의 가스 하이드레이트 결정 생성 실험과 촉진 모식도 <사진제공=kaist>

 

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