환경과조경

가스하이드레이트란 무엇인가?
가스하이드레이트란 천연가스가 저온, 고압 하에서 물분자와 결합하여 형성된 고체상태의 결정으로 물분자로 이루어진 격자 내부에 가스분자가 포집된 상태로 존재한다(그림 1). 천연 가스하이드레이트의 가스성분은 천연가스와 마찬가지로 주로 메탄으로 이루어져 있기 때문에 메탄하이드레이트라고도 하며, 그 외관이 드라이아이스와 비슷하여 불타는 얼음이라고도 불린다.
가스하이드레이트 상태로 존재하는 메탄가스는 표준 온도 압력조건에서는 부피가 164배로 팽창한다. 결국 가스하이드레이트는 LNG와 같은 농축된 천연가스의 한 형태로 볼 수도 있다. 가스하이드레이트로부터 생산된 천연가스는 연소시 석유, 석탄에 비해 상대적으로 훨씬 적은 이산화탄소를 배출하며, 대기오염 물질도 적기 때문에 친환경, 청정에너지로 불린다. 가스하이드레이트와 기후변화메탄은 분자당 온실효과가 이산화탄소의 23배에 달하는 강력한 온실가스로 알려져 있다. 하지만 메탄의 대기 중 농도는 1.7ppm으로 이산화탄소의 농도 370ppm에 비해 매우 낮기 때문에 기후 온난화에 대한 전체 영향은 이산화탄소의 약 0.5배로 평가된다. 메탄은 또한 천연 가스하이드레이트의 주요 가스 성분으로 대기 중 양의 약 3000배에 달하는 메탄이 해저 지층의 가스하이드레이트에 포집되어 있기 때문에 이로부터 해리된 메탄이 직접 대기 중으로 방출될 경우 지구 기후변화에 심각한 영향을 미칠 가능성이 있다.

현재 천연 가스하이드레이트로부터 자연적으로 방출되고 있는 메탄의 양은 연간 총 메탄 방출량의 1~2%에 불과한 것으로 평가된다. 실제로 해저지층으로부터 해저면에 도달하는 메탄가스는 퇴적물의 혐기성 박테리아에 의해 매개되는 무산소 산화과정이나 수층 산소에 의한 산화과정을 통해 대부분 소모되기 때문에 방출되는 메탄가스 플럭스가 대규모인 경우를 제외하고는 수층을 통하여 대기까지 방출되는 양은 미미한 것으로 알려져 있다. 메탄가스와 과거 전지구적 기후변화와의 연관성은 다양한 지층 및 빙코아 기록을 통해 나타난다. 남극 Vostok의 빙코아에서 복원된 과거 약 40만년 간의 기록을 보면 과거 기온변화를 나타내는 수소동위원소비(δD)의 변화와 빙코아에 포집된 메탄 및 이산화탄소의 농도는 뚜렷한 상관관계를 나타내고 있다. 특히 과거 빙하기에서 간빙기로 전이하는 시기의 급격한 기온의 상승은 메탄 및 이산화탄소 농도의 급격한 증가와 잘 일치하고 있다. 이러한 지질 기록들을 근거로 하여 미국의 저명 해양지질학자인 Kennet 등은 빙하기에서 간빙기로 전이되는 시기 해수온의 상승이 사면사태 등을 통해 대규모의 급격한 메탄방출을 촉발하고 이렇게 방출된 메탄가스는 다시 급격한 기온의 상승을 유발한다는 가설을 발표하여 학계와 일반 대중에 큰 반향을 불러일으킨 바 있다.


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