<칼럼>비전통 에너지인 석탄층 메탄가스와 CDM 기대효과
<칼럼>비전통 에너지인 석탄층 메탄가스와 CDM 기대효과
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  • 승인 2010.01.29 17:37
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백영순 박사 (한국가스공사 연구개발원)

갈수록 치열한 자원전쟁에서 우리나라 석유·가스 자주개발률을 2009년 8.1%에서 2010년 10%로 높이는 것은 만만치 않은 일이다. 이러한 가스의 자주개발률을 달성시키는데 한 몫을 할 수 있는 매력적인 에너지가 CBM(Coal Bed Methane)이다.

사암이나 석회암과 같은 암반층에 존재하는 천연가스와 달리 석탄층에 존재하는 CBM은 석탄층 속에서 미생물과 압력, 온도의 열적 작용으로 인해 석탄 표면에서 생성되는 가스를 말한다.

메탄, 에탄, 이산화탄소, 질소로 구성되어 있고 메탄이 약 95%를 차지하고 있으며, CMM(Coal Mine Methane)과 CMG(Coal Mine Gas)라고 불리기도 한다. 세계적으로 약 25조톤의 석탄에 함유된 CBM은 약 84조~261조㎥의 방대한 양이 매장되어 있는 것으로 추정하고 있다.

휘발성 역청탄이나 무연탄 중에는 석탄 1톤당 메탄 16~25㎥이 다량으로 발생되기 때문에 갈탄이나 아역청탄 보다는 CBM 활용에 더 적합하다. 이러한 CBM은 1000m 이내의 석탄층 내에 부존하고 있는 것이 약 1/3, 1000~2000m 부근에 부존하고 있는 것이 약 2/3를 차지하고 있다.

1980년대 말부터 미국을 비롯한 석탄자원 부국인 중국, 캐나다, 호주, 영국, 인도, 카자흐스탄이 친환경적인 석탄층 메탄가스 개발 및 이용에 적극적으로 참여하고 있다. 특히 미국은 천연가스 사용량의 9%를 CBM으로 공급하고 있고, 중국은 새로운 청정 에너지원으로서 CBM을 활용해 9만kW의 전력을 생산하고 있다.

중국 북부 Shanxi성 Jincheng에 약 12만 kW 발전소도 건설하고 있는데 이는 CBM을 이용한 발전소 중 세계에서 가장 큰 규모이다. 현재 중국의 석탄 광산에서 배출된 가스의 양은 2004년 기준으로 총 140억㎥이며 2020년까지 약 170억㎥까지 늘어날 것으로 전문가들은 전망하고 있다.

반면 세계의 모든 석탄광에서 방출되는 지구 온실가스인 메탄 양이 연간 약 2500만톤으로 전 세계 원유 및 가스전에서 유출되는 양과 대략 같은 정도이고, 영국 전체에서 배출되는 이산화탄소로 인한 지구온난화 효과와 비슷한 양이다.

이처럼 CBM 회수·생산·활용은 천연가스의 수요를 충당하는 에너지로서 뿐만 아니라 지구온난화 지수가 이산화탄소의 21배 효과를 지닌 온실가스로서 배출권 매매가 인정되므로 CDM(Clean Development Mechanism) 사업도 할 수 있는 일석 삼조의 경제적인 부가가치 효과를 기대할 수 있다.

이러한 CBM생산공정은 석탄층 내의 미세한 공극 표면에 부착되어 있는 CBM 주변의 물을 제거하여 CBM이 석탄층에서 나오도록 석탄층의 압력을 떨어뜨린다. 석탄층 표면에 흡착되어 있던 메탄가스는 탈착되어 석탄층 내로 확산되고, 석탄층 내 틈에 모아져서 압력이 낮은 생산정 방향으로 가스가 이동되므로 CBM을 생산하게 된다.

또한 CBM이 석탄층 내의 존재여부와 석탄의 질을 확인하여 흡착된 가스의 양 즉, 매장량이 확인되면 바로 개발이 가능하다. 일반 가스전보다 구조 및 가스 존재 여부에 대한 실패 위험성도 낮을 뿐 아니라 개발기간도 훨씬 짧게 소요되고 생산시설도 훨씬 작은 소규모 용량을 가지고도 개발이 가능하다.

이러한 측면에서 개발기간, 실패확률, 생산시설 비용 등을 감안할 때 매장량 규모가 작더라도 수익성이 크게 나타날 수 있다는 점이 CBM 사업의 매력 포인트이다. 지금은 기존의 일반 가스전에만 초점을 맞추기 보다는 고수익성과 여러 가지 개발의 장점을 가지고 있는 CBM 사업에 적극적인 참여가 요구되는 시점이라 할 수 있다.

최근 우리나라도 제9차 한·몽골 자원협력위원회에서 양국 간 자원개발사업의 하나로 한국가스공사는 CBM공급 시범사업추진을 위한 공동조사 합의서(Joint Study Agreement)를 체결하여 몽골 CBM 탐사·시추 및 생산 준비, 메탄가스 이용 공급방안 조사 등을 실시키로 합의했다.

이 사업은 몽골 광산에 매장된 CBM을 청정연료인 디메틸에테르(DME)로 만들어 몽골에 보급하는 것이다. 풍부한 석탄층 내 다량의 CBM을 지닌 몽골에서 청정에너지로의 전환과 공급으로 환경개선을 위한 노력은 몽골의 석탄자원 선점 및 확보를 위한 중요한 교두보가 될 수 있으므로 그 의의가 크다.


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