국내 연구진이 불타는 얼음으로 불리는 천연가스 하이드레이트의 바다 속 다량 생성 원리를 규명했다.
KAIST(총장 신성철)는 권태혁 건설 및 환경공학과 교수팀이 바다 속 점토질 퇴적토에 들어있는 점토 광물이 하이드레이트 생성을 촉진한다는 것을 실험으로 규명하고, 점토질 퇴적층의 하이드레이트 존재 원리를 제시했다고 5일 밝혔다.
하이드레이트는 천연가스가 얼음과 유사한 결정구조에 갇혀 있는 고체물질이다. 흔히 불타는 얼음으로 불리는데, 매장량이 막대해 차세대 대체 에너지로 주목받는다.
기존에는 점토질 퇴적토에서 가스 하이드레이트 생성이 어렵다고 여겼다. 하지만 최근 전세계 해저 점토질 퇴적층에서 하이드레이트가 발견돼 원인 규명 필요성이 제기되고 있다.
점토광물 표면은 음전하를 띤다. 이 전하는 표면 흡착 물 분자에 전기적 힘을 가해 분극화한다. 또 점토 표면에는 음전하를 상쇄하기 위해 많은 양이온이 존재한다.
보통의 물분자, 분극화 조건의 물을 비교해 하이드레이트 결정 생성양상을 따지는 것이 연구의 핵심인데, 점토 주변의 양이온 때문에 실험 연구 수행이 어려웠다.
연구팀은 물에 전기장을 가해 물 분자와 점토 표면의 분극화를 구현한 뒤, 하이드레이트 결정 생성 속도를 측정했다.
물에 점토 표면과 비슷한 크기인 미터당 1000볼트(V)dml 전기장을 적용했을 때 하이드레이트 결정핵 생성 속도가 약 6배 이상 빨라지는 것을 관찰했다. 물 분자가 분극화로 분자 간 수소 결합이 약해지고 결정핵 생성이 촉진된다고 설명했다.
권 교수는 “이번 연구로 점토 광물이 오히려 하이드레이트 생성을 촉진한다는 것을 발견했다”면서 “인류가 곧 하이드레이트를 에너지 자원으로 생산하고 소비할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
