"석유 대체할 노다지"…메탄 하이드레이트 선점 경쟁

세계는 지금

동해 바다 해저 등 세계 해저에서 소리 없는 ‘자원 전쟁’이 벌어지고 있다. 해저에 무궁무진하게 묻혀 있는 미래의 청정에너지 메탄 하이드레이트를 선점하기 위해 세계 각국이 관련 기술 개발을 서두르고 있다. 일본, 미국, 중국, 인도 등은 이미 특별법까지 제정해 탐사와 시추 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 일본이 독도 영유권을 주장하는 것도 독도 주변에 풍부하게 매장된 것으로 알려진 메탄 하이드레이트와 무관하지 않은 것 같다.

◆독도 해저는 연결고리=미국 지질연구소(USGS)가 지난 수년간 메탄 하이드레이트 분포 지역을 연구한 결과를 최근 발표했다. USGS는 대륙에서는 캐나다와 미국 알래스카, 러시아 시베리아의 동토 지대에, 대륙붕에서는 지진대를 따라 메탄 하이드레이트가 분포하는 것을 확인했다. 러시아 과학원 무기화학연구소도 캐나다 북쪽 비포트해, 러시아와 알래스카 사이의 베링해, 오호츠크해와 일본 열도 근해에서 메탄 하이드레이트 층을 발견했다. 이는 환태평양 지진대와 화산대를 따라 메탄 하이드레이트 분포층이 이어지고 있음을 말해준다.

두 연구소는 메탄 하이드레이트가 발견된 독도 주변 해저가 환태평양 메탄 하이드레이트 분포층을 이어주는 연결고리라는 사실을 알아냈다. 한반도 주변 해저지형을 보면 제주분지, 울릉분지, 일본분지가 연결돼 있으며, 이들 지형은 쿠릴열도와 베링해를 지나 캐나다, 미국, 남미 칠레까지 이어지는 메탄 하이드레이트 분포 벨트를 형성한다.

그리고 쿠릴열도와 동중국해를 이어주는 곳이 울릉분지이고 그 중심은 독도로 밝혀졌다. 이 벨트는 울릉분지와 제주분지를 지나 대만 해역으로 연결된다. 대만 북쪽 해역에서는 중국이 메탄 하이드레이트 탐사에 급피치를 올리고 있어 향후 일본과 중국이 메탄 하이드레이트 개발을 둘러싸고 또다시 충돌할 가능성도 있다.

특히 독도 주변 해저에서 메탄 하이드레이트가 대량 발견되고 있다. 2005년 6월 한국 정부 개발사업단이 울릉도 남쪽 100㎞ 지점 해저에서 6억t가량(국내 천연가스 소비량 30년치)을 발견한 것이 단적인 사례다.

◇지난해 우리나라 동해 해저에서 채취된 메탄 하이드레이트.
세계일보 자료사진

세계에는 약 10조t이 해저에 묻혀 있는 것으로 추정된다.

메탄 하이드레이트는 훌륭한 에너지 자원인 것은 물론, 석유자원 부존 여부를 알려주는 지표 역할을 한다는 사실도 드러났다. 일본 에너지 전문가들은 “해저에 석유자원이 있는 지역을 탐사해보면 통상 맨 위쪽에 얼어붙어 있는 메탄 하이드레이트 층이 나타나고 그 아래 층에 천연가스와 원유가 있다”고 강조했다.

세계에 퍼져 있는 천연가스 층의 지도와 러시아 과학원이 만든 메탄 하이드레이트의 분포층을 비교해 보면 놀랄 만큼 일치한다. 다시 말해 독도 주변에 메탄 하이드레이트가 묻혀 있다면 그 바로 밑에 석유층이 있다는 것을 의미한다. 이미 일본 내 석유 관계자들은 “독도 주변에 엄청난 석유가 매장돼 있을 수 있다”며 주목하고 있다.

◆일본이 개발경쟁 선두=메탄 하이드레이트 개발 경쟁 분야의 선진국은 일본이다. 해저 탐사 기술은 러시아가 선두지만, 자본 투입 능력에선 일본에 뒤진다. 동해쪽 해저를 포함해 이미 100년간 사용할 메탄 하이드레이트를 발견해 놓은 일본은 2016년 상용화를 목표로 개발에 총력을 기울이고 있다.

일본 경제산업성은 지난해 1월 시뮬레이션으로 상용화 가능성을 추산한 결과를 공개했다. 경제산업성은 먼저 메탄 하이드레이트에서 추출한 가스 가격이 배럴당 54∼77달러에 이를 것으로 추정했다. 원유 가격은 연초 뉴욕 시장에서 배럴당 100달러선을 가볍게 돌파한 뒤 현재 130달러대를 기록하고 있다. 배럴당 200달러 선을 넘어설 것이라는 전망도 나온다. 메탄 하이드레이트의 개발 비용과 채산성이 현실적인 손익분기점에 이르렀다고 볼 수 있다.

일본은 2001년 캐나다에서 새로운 시추 기술을 선보였다. 시추공을 통해 메탄 하이드레이트 얼음 덩어리를 파내는 채굴법이 아니라, 시추관으로 뜨거운 물을 주입해 메탄 하이드레이트를 녹인 뒤 분리된 메탄가스를 빨아 올리는 가열법이다. 일본은 지난해부터는 가열법보다 개발비가 적게 드는 감압법을 시험하고 있다. 감압법은 상온에서도 고압을 유지해 메탄을 원형대로 보관할 수 있는 고난도 기술이다.

일본 에너지경제연구소 관계자는 “일본은 지금부터 세계를 리드하는 기술 개발을 조용하게 진행하는 것이 중요하다”고 말했다. 내놓고 떠들 게 아니라 물밑에서 조용히 기술을 개발해 미래의 에너지를 선점해야 한다는 것이다. 1970년대부터 개발에 나선 일본은 올 들어 경제산업성 주도로 ‘메탄 하이드레이트 자원개발 연구 컨소시엄’을 결성했다. ‘석유천연가스·금속광물 자원기구(JOGMEC)’는 일본 주변 해역에 100년치의 소비량 이상의 고순도 메탄 하이드레이트가 매장돼 있다고 추정했다.

미국은 최근 일본과 함께 메탄 하이드레이트 공동 개발에 나서기로 했다. 양국은 동해 등 일본 열도 주변에 넓게 분포된 매장층을 대상으로 광범위하게 탐사하고 있다. 미국은 석유자원을 대체할 미래 자원으로 메탄 하이드레이트를 꼽고 있다.

중국은 메탄 하이드레이트 개발에 기술적으로 가장 뒤떨어져 있지만 행동은 가장 적극적이다. 일본 자원에너지청의 한 간부는 “일본은 이미 1970년대에 메탄 하이드레이트 개발에 나섰지만, 중국은 개발에 나선 지 10년도 안 돼 대만 주변 해역에서 채취에 성공한 뒤 상용화를 위해 발벗고 나섰다”고 전했다.

중국 국가발전개혁위원회는 지난해 하이난섬에 대규모 정제시설을 건설하고 메탄 하이드레이트에서 분리해낸 천연가스를, 홍콩까지 800㎞에 이르는 해저 파이프라인을 건설해 공급하는 방안을 구상하고 있다. 중국은 2015년 상용화를 목표하고 있다. 이와 관련, 중국 공산당 하이난성위원회 기관지 하이난일보는 최근 중국석유화공, 중국석유천연가스, 중국해양석유 등 3대 국영석유회사가 파이프라인 건설 후보지를 검토하고 있다고 보도했다. 중국은 1998년 당시 주룽지(朱鎔基) 총리 주도 아래 메탄 하이드레이트 개발을 국가전략산업으로 선정하고 개발에 착수했다.

우리나라는 독도 주변 해역에서 메탄 하이드레이트 탐사에 나서 2005년 6억t의 매장량을 확인했다. 하지만 상용화하기에는 아직 자본 투입 여력이나 기술력에서 뒤떨어진다는 평가를 받고 있어 정부가 적극 지원에 나서야 한다고 전문가들은 지적했다.

◇채굴된 메탄 하이드레이트가 불타는 모습.

메탄 하이드레이트란=메탄 하이드레이트는 엄청난 수압과 저온 상태인 해저에서 메탄 분자가 물 분자 내에 끌려들어가 생성된다. 드라이아이스와 비슷한 얼음 형태로, 불을 붙이면 활활 타올라 ‘불타는 얼음’으로 불린다.

1m³의 메탄 하이드레이트를 분해하면 172m³의 메탄가스를 얻을 수 있을 만큼 에너지 효율이 아주 높다. 게다가 연소 시 휘발유나 천연가스에 비해 이산화탄소를 절반 이하로 배출하며, 매장량도 풍부해 차세대 에너지로 개발될 가능성이 아주 높다.

19세기가 석탄, 20세기가 석유의 시대라면 21세기는 메탄 하이드레이트의 시대라는 예측도 나오고 있다.

도쿄=정승욱 특파원

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