9월 1차 과제 마무리… 상용화 앞당겨 질 수도
물분자가 가스를 가둬두는 형태인 NGH 즉, 하이드레이트는 펠릿 크기가 관건이 되고 있다. NGH 펠릿은 크기가 클수록 가스 충전율을 늘릴 수 있기 때문에 그만큼 실효성이 크지만 부피가 커질수록 강도가 약해지는 단점이 있어 선진국들도 실현하지 못한 기술이다.
최근 국내에서는 일본보다 펠릿 크기를 10배 정도 크게 만드는 기술을 개발, 경제성에서도 기존 기술보다 효과가 배가 될 것으로 전망되면서 괄목할만한 성과로 꼽히고 있다.
송명호 동국대학교 교수는 “빠듯한 살림에 연구를 진행하고 있어 자금력이 조금 더 여유 있게 조달이 된다면 보다 빨리 더 많은 성과를 이끌어 낼 수 있지만 현실이 그렇지 못해 아쉽다”며 “일본은 이미 국내보다 5여년간 앞서 있지만 국내기술은 지금까지의 연구용역 수행결과 그 이상의 성과를 보이고 있고 일본도 아직은 상용화를 시키지 못하고 있는 상황이기 때문에 조금만 더 저력을 발휘하면 일본을 뛰어넘는 것은 시간문제다”고 전했다.
특히 에너지 대기업으로 꼽히고 있는 P사 S사 등은 NGH 기술의 경제성은 인정하나 사업에 참여할 시점을 찾지 못해 서로 눈치만 보고 있는 상황인 것으로 알려졌다. 뿐만 아니라 현재 주무부처가 지경부로는 돼 있으나 다른 부서에서도 부가가치를 생각했을 때 놓치기 아까운 아이템으로 꼽히면서 눈독을 들이고 있다는 것이 업계 관계자들의 말이다.
관계 한 전문가는 “NMR(핵자기공명)과 XRD(X-ray보다 정교한 측정장치로 X선 회절을 이용한 장치) 등의 분석 기기들이 발전하면서 가스하이드레이트 결정 구조의 새로운 현상들이 들어나기 시작했다”며 “이로써 NGH기술개발은 각국의 차세대 에너지원 개발 계획의 핵심연구주제로 자리매김함으로써 기후변화 협약에 대응할 수 있는 이산화탄소 격리 기술과 천연가스 수송 및 저장 기술도 함께 발전할 것”이라고 전망했다.
NGH기술은 누가먼저 선점하느냐에 따라 국내뿐만 아니라 세계적으로 에너지 선두기업이 될 수 있는 발판이 될 것이라는 게 업계 전문가들의 분석이다.
▲기술개발 중요성
우리나라는 현재 일본에 이어 세계 2위의 LNG 수입국이다. 최근 고유가는 천연가스의 가격 상승 또한 유도하고 있으며 LNG 플랜트의 가격 또한 동반 상승하고 있다. 안정적인 천연가스 수급을 위해서는 동남아의 중·소규모 가스전에 대한 적극적인 개발이 필요하며 여기에 NGH를 이용한 천연가스 수송 및 저장 기술은 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. 우리나라가 보유한 세계 최고의 LNG선 건조 기술을 바탕으로 NGH 수송선 건조 기술이 확보 되고 이 기술과 NGH플랜트 기술이 패키지로 향후 중·소규모 가스전 개발에 뛰어들 경우 국가 에너지자립에 기여함은 물론 고부가가치 산업의 창출이 가능할 것이다.
특히 에너지경제기술연구원이 발표한 자료에 따르면 경제성 평가 결과 ROI를 10%로 고려했을 때 0.4MTPA/1500NM과 1MTPA/3500 NM의 두 가지 경우에서 NGH 수송 방법이 LNG 수송방법보다 각각 25%, 18% 정도 저렴한 것으로 조사됐다. 이유는 NGH 공정이 LNG 공정에 비해 저렴한 공장 설비들을 이용하고 수송 및 저장에 드는 비용이 싸며 이정도 수송량에서 LNG 수송선 가격이 매우 높다. 다만 수송량과 거리가 2MTPA 및 3500NM을 초과하면 LNG에 비해 경제성이 떨어지는 것으로 나타났는데 이정도의 천연가스를 수송하기 위해서는 10척 이상의 수송선이 필요하고 운항에 3일이상이 소요되기 때문이지만 충분히 운송기술개발을 통해 보완할 수 있는 수준이다.
▲ 경제성
일반적으로 천연가스를 가스 상태로 채굴시 생산전에서 10%가 소모되게 돼 있기 때문에 가스를 채굴해서 NGH로 만드는 과정에 소모되는 에너지의 양은 그보다 더 많지 않다는 것이 정론이다. 또한 NGH는 -20℃로 저장돼 있어 가열했을 때 물과 가스로 분리되기 때문에 배관에 바로 연결해 가스는 발전기를 운행할 수 있도록 보내고 분리돼 나온 -20℃의 물은 발전기의 열을 식히는데 바로 이용할 수 있다. 그렇게 되면 발전소를 꼭 바다에 지을 필요성도 사라지게 되는 것이다. 무엇보다 발전소에서 버려지는 평균 40~50%의 폐열을 이용해 NGH를 가열하는데 사용할 수 있기 때문에 이로써 발생하는 추가비용은 기존에 LNG를 이용하는 것 보다 경제적이다.
아울러 NGH는 기체 상태의 가스를 고체로 만드는 형식이기 때문에 대형가스전을 고집할 필요도 없으며 버려진 소형가스전을 이용해 원가를 크게 낮출 수 있을 것으로 기대한다.
▲ 파급기술
NGH 기술이 안정적으로 진행되게 되면 천연가스수송, 이산화탄소를 포집·저장, 천연 메탄하이드레이트 등의 기술개발과 담수화, 냉열, 타 가스 SF6 분리 등을 이용한 기타 응용기술을 다양하게 개발할 수 있다. 그러나 플러깅이 많이 일어난다는 단점을 안고 있기 때문에 현재 해체기술 개발이 절실함을 인지하고 기술개발에 매진하고 있다.
▲ 발전 가능성
1차과제까지는 하이드레이트 펠릿을 만드는 데 집중했다면 앞으로는 이를 응용할 수 있도록 고효율 생산장비와 저장, 운송기술을 개발하고 상용화가 가능토록 경제성을 포함해 전략을 세울 계획이다.
이번에 지경부 발주로 진행된 과제 수행과정 중 개발한 하이드레이트 펠릿은 강도실험에서도 우수성을 보이고 있으며 현재 국내에서는 3개가 특허 등록완료했고 2개는 출원 중에 있다. 이중 2개는 국제특허도 진행 중이다. 아직은 적절한 상용화 시점을 찾지 못했으나 과제가 무리 없이 진행된다면 그 시점은 예상보다 앞당겨 질 수 있을 것으로 생각한다.
최근 1차과제가 마무리 단계에 들어서면서 에너지 대기업들이 관심을 보이고는 있으나 아직은 뚜렷한 성과가 나오지 않아 참여시점을 찾고 있는 것으로 전해졌다. 올해 하반기 실적이 나오면 관망하고 있던 정부의 각 관계부처와 대기업들의 참여 경쟁이 치열해 질것으로 보인다.
