② 천연가스를 불태우면 메탄(CH₄) 성분이 이산화탄소(CO₂)로 바뀐다. CH₄보다는 CO₂의 온실효과가 적어 환경에는 도움이 된다. 하지만 채굴과정에서 CH₄가 대기 중에 누출되거나 일부러 방출되기도 한다.
③ 유정 한 곳을 수압파쇄공법으로 채굴하는데 보통 756만~1,890만ℓ의 물이 투입된다.
채굴량을 늘려주는 최신 채굴법인 수압파쇄 및 수평시추 공법을 통해 세계 각지에서 막대한 양의 석유와 가스가 생산되고 있다. 또한 미 에너지국(DOE)은 2011년부터 2040년까지 셰일가스 생산량이 44% 증가할 것으로 본다. 화석연료가 상당기간 주요 에너지로서 활용될 것이라는 얘기다. 그렇다면 환경에 미칠 악영향이라도 줄여야 한다.
폐수 재활용
폐 유체 정제시스템
수압파쇄공법에서는 벤젠 등의 화학물질과 물, 모래를 섞은 수백만ℓ의 유체를 유정 및 가스정에 고압 주입해 혈암(셰일)을 부순다. 그런데 파쇄 후 회수된 유체는 오염이 심해 아무짝에도 쓸모없다. 수압파쇄에조차 다시 쓰지 못한다.
이 난제를 풀고자 미국 텍사스A&M대학 데이비드 버넷 박사는 폐유체 정제시스템 연구를 진행 중이다. 여러 방식을 놓고 예비조사가 이뤄지고 있는데 에너지 효율성과 현장 적용성이 뛰어난 막 여과 기술에 거는 기대가 크다. 다수의 막을 활용해 폐유체 속 불순물들을 걸러내 재활용하려는 것. 이런 시스템이 채굴 현장에서 운용된다면 수자원의 추가 오염을 최소화할 수 있다.
대체 선수 투입
물 없는 수압파쇄법
수압파쇄에 물을 전혀 사용하지 않는다면 가장 이상적이다. 캐나다의 유정 파쇄기업 가스프랙이 그 꿈을 이뤘다. LPG와 프로판을 혼합한 겔로 물의 대체재를 만든 것. 이 겔은 탄화수소 성분이어서 석유나 천연가스 속에 녹아 들어가 지면으로 끌고 나온다. 반면 셰일에 함유된 염분이나 진흙은 녹이지 못해 유정이나 가스정 내에 환경오염물질을 남겨두지 않는다.
석유기업 셰브런도 2011년 미국 콜로라도주에서 LPG를 이용한 수압파쇄실험을 수행, 물 사용량을 최소화하면서 천연가스 생산량을 대폭 늘릴 수 있음을 확인했다.
미생물에게 물어봐
메탄 회수
2011년 한 해에만 석유나 천연가스를 채굴하며 사용 또는 저장이 곤란하다는 이유로 태워버리거나 허공으로 날려보면 천연가스가 59억4,600만㎥에 달한다. 무려 200만 가구가 1년간 난방에 쓸 수 있는 양이다. 미국 노스다코타주 바켄 셰일지대의 경우만 해도 석유 시추 중 나오는 천연가스의 32%가 태워지거나 대기로 방출된다. 처리시설과 파이프라인 공급망의 부족 때문이다.
이에 미 국립재생에너지연구소(NREL)가 올 1월 컨소시엄을 구성, 잉여 천연가스를 바이오연료로 변환하는 프로젝트에 돌입했다. 천연가스의 메탄을 먹고 지방질을 만들어내도록 유전자 조작된 미생물을 이용, 디젤이나 제트연료를 생산하려 한다. 대표적 온실가스를 없애면서 유용한 연료를 얻을 수 있으니 그야말로 님도 보고 뽕도 따는 일이다.
[POWER PRODUCTION]
고효율 천연가스 터빈
2010년부터 2011년 사이 천연가스 화력발전이 3% 늘었다. 반면 같은 기간 석탄 화력발전은 6% 줄었다. 이는 지구 기후에 상당히 긍정적이다. 천연가스는 연소 시 CO₂ 발생량이 석탄의 절반에 불과하며, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 발생량도 적기 때문이다.
지금보다 효율적 터빈이 있다면 이런 천연가스의 장점을 더욱 부각시킬 수 있다. 지멘스의 'H-클래스'가 바로 그런 제품이다. 기존보다 훨씬 고온·고압 환경에서 작동, 복합사이클 발전소의 효율을 60% 이상으로 높일 수 있다. 작년 9월 GE는 최신 천연가스 터빈 '플렉스이피션시(FlexEfficiency)'가 복합사이클 발전소의 효율을 61% 이상으로 높일 수 있다고 밝히기도 했다. 참고로 미국 내 천연가스 발전소의 평균 발전 효율은 42%다.
또한 복합사이클 발전은 두 개의 터빈을 사용, 신속한 발전량 증감이 가능하다. 때문에 풍력, 태양광 등 발전량이 일정치 못한 재생에너지 발전소들의 일시적 발전량 부족에 실시간 대처할 수 있다.
복합사이클 발전소 고온영역에 가스터빈, 중 · 저온영역에 증기터빈을 채용한 발전소. 열효율 향상과 이산화탄소 배출 저감 효과가 있다.
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