천연가스와 원유를 파이프를 통해 옮길 때 가장 유의해야 할 것은? 바로 가스 하이드레이트(gas hydrate)가 생겨나면서 이송 파이프를 막는 현상이다. 천연가스와 원유를 이송하는 거대한 파이프라인 한 곳에라도 막힘 현상이 발생하게 되면 이송이 전면적으로 중단되고, 파이프라인을 찾아 수리하는 시간은 물론 비용이 발생하게 돼 경제적 손실도 적지 않다.

POSTECH(포항공과대학교) 화학공학과 이건홍 교수․박사과정 사정훈씨, RIST(포항산업과학연구원) CO2 연구단 한건우 박사팀은 친환경적인 천연 아미노산을 이용, 가스 하이드레이트 형성을 억제하는 기술을 개발하는데 성공했다.

가스 하이드레이트는 일정 조건에서 물과 가스로 만들어지는 얼음처럼 생긴 고체 화합물로, 천연가스나 원유를 이송할 때 파이프 안에서 만들어져 막힘 현상을 일으키는 골칫거리로 알려져 있다.
물론 기존에도 이러한 가스 하이드레이트 생성을 막기 위해 메탄올이나 에틸렌 글리콜을 이용하기는 했지만, 너무 많은 양을 필요로 하기 때문에 경제성이 떨어질 뿐 아니라, 메탄올 등의 성분이 가진 독성 때문에 유출 사고가 일어나면 심각한 환경오염을 유발할 가능성이 있는 것으로 지적을 받아왔다.

연구진은 천연 아미노산을 기존 억제제보다 100배 가량 낮은 0.5wt%를 넣어 천연가스나 원유가 파이프에서 흐르는 동안에도 가스 하이드레이트의 생성과 성장을 지연시키는데 성공했다. 아미노산은 메탄올 등에 비해 인체에 들어가도 해가 없을 정도로 친환경적인 특성을 가져 어떤 환경에서나 사용할 수 있으며, 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 셰일가스*1의 개발이나 수송, 이산화탄소 저감기술 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

POSTECH과 RIST는 학-연 프로그램을 통해 가스 하이드레이트 관련 기술을 개발하고 있으며, 특히 이번 연구성과와 관련된 이산화탄소 수송․저장 기술 뿐만 아니라 가스 하이드레이트를 이용한 해수담수화 기술에 대한 연구도 진행하고 있다.

한편, 이번 연구성과는 세계적 과학저널 네이처가 발간하는 ‘사이언티픽리포트(Scientific Reports)’ 13일자(온라인판)에 게재되었으며 포항산업연구원과 미래창조과학부, 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었다.

1. 셰일 가스(Shale Gas) 모래와 진흙이 오랜 세월동안 쌓여 굳어서 만들어진 퇴적암층 속에 들어 있는 천연가스로, 화학적 성분이 천연가스와 동일해 차세대 에너지원으로 각광을 받고 있다.